Polímero dendronizado

En química de polímeros y ciencia de materiales , los polímeros dendronizados ^{[ 1 ]} (del inglés británico : dendronised polymers ; de dendro- ' árbol ' ) son polímeros . Un polímero dendronizado tiene una cadena principal lineal, y en cada unidad repetitiva de esta cadena principal se unen dendrones. Un dendrón es un polímero ramificado regularmente , con forma de árbol, que a su vez consta de unidades repetitivas. Si los dendrones son grandes, la cadena principal del polímero se enrolla sobre sí misma, dando una forma cilíndrica similar a una salchicha. 

La figura 1 (izquierda) muestra una representación esquemática, con la estructura principal en rojo y las porciones de pastel con forma de dendrón en verde. La figura 1 (derecha) muestra un ejemplo concreto. La estructura principal es _{polimetilmetacrilato} ( PMMA), cuyo grupo metilo ( −CH₃ ) se reemplaza por un dendrón de tercera generación (tres puntos de ramificación consecutivos).

Figura 1. Representación esquemática (izquierda) y ejemplo concreto de un polímero dendronizado de tercera generación (derecha). Los grupos amina periféricos se modifican mediante un sustituyente X, que suele ser un grupo protector . Tras la desprotección y modificación, se pueden lograr cambios sustanciales en las propiedades. El subíndice n indica el número de unidades repetitivas.

Los polímeros dendronizados pueden contener varios miles de dendrones en una macromolécula y tienen una estructura alargada y anisotrópica . En este sentido, difieren de los dendrímeros de forma más o menos esférica , donde unos pocos dendrones se unen a un pequeño núcleo puntiforme, lo que da como resultado una estructura isotrópica. Dependiendo de la generación de dendrones, los polímeros difieren en grosor, como muestra la imagen de microscopía de fuerza atómica (Figura 2). Los polímeros dendronizados neutros y cargados son altamente solubles en disolventes orgánicos y en agua, respectivamente. Esto se debe a su baja tendencia a enredarse. Se han sintetizado polímeros dendronizados con, por ejemplo, cadenas principales de polimetilmetacrilato, poliestireno , poliacetileno , polifenileno , politiofeno , polifluoreno , poli(fenileno vinileno) , poli(fenileno acetileno) , polisiloxano , polioxanorborneno y poli(etilenoimina) (PEI). Se han obtenido masas molares de hasta 200.000.000 g/mol. ^{[ 2 ]} Se han investigado polímeros dendronizados para/como control de la estructura a granel, respuesta a estímulos externos, química de molécula única, plantillas para la formación de nanopartículas , catálisis, dispositivos electroópticos y aplicaciones relacionadas con la biología. Resulta particularmente atractivo el uso de polímeros dendronizados solubles en agua para la inmovilización de enzimas en superficies sólidas (dentro de tubos de vidrio o dispositivos microfluídicos) y para la preparación de conjugados de polímero-enzima dendronizados. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} 

Existen dos enfoques principales para sintetizar polímeros dendronizados: el de macromonómeros y el de unión.

En la ruta de los macromonómeros, el experimentador primero sintetiza macromonómeros: monómeros unidos a dendrones. Luego, el experimentador polimeriza linealmente los macromonómeros.

En el método de unión, el experimentador comienza polimerizando linealmente el monómero y luego agrega los dendrones generación por generación, directamente sobre el polímero.

La ruta del macromonómero da como resultado cadenas más cortas, pero permite un mayor número de generaciones. La ruta de unión es lo opuesto. Permite cadenas más largas, pero es propensa a irregularidades estructurales si el experimentador intenta aumentar el número de generaciones del dendrón, ya que se requiere una enorme cantidad de reacciones químicas.

El nombre “polímero dendronizado”, que ahora es internacionalmente aceptado, fue acuñado por Schlüter en 1998. ^{[ 6 ]} El primer informe sobre una macromolécula de este tipo, que en aquel entonces se llamaba “dendrímero en forma de varilla”, se remonta a una patente de Tomalia en 1987 ^{[ 7 ]} y fue seguido por la primera mención de Percec en la literatura abierta de un polímero con “cadenas laterales cónicas” en 1992. ^{[ 8 ]} En 1994 se reconoció el potencial de estos polímeros como nanoestructuras cilíndricas. ^{[ 9 ]} Muchos grupos en todo el mundo contribuyeron a este campo. Se pueden encontrar en artículos de revisión. ^{[ 10 ]}

• Dendrímero
• Cepillo de polímero