Topologisch kontrollierte Interpolyelektrolytkomplexe aus kettensteifen Polyelektrolyten

Interpolyelektrolytkomplexe bilden sich spontan bei Mischung von Lösungen entgegengesetzt geladener Polyelektrolyte. Dabei sind die Haupttriebkräfte der Entropiegewinn durch die Freisetzung von niedermolekularen Gegenionen sowie die elektrostatischen Wechselwirkungen. In der letzten Zeit sind sie aufgrund ihrer zahlreichen biologischen und technischen Anwendungen in den Fokus des wissenschaftlichen Interesses gerückt. Vor allem die Anwendung von Komplexen aus DNA und kationischen Polyelektrolyten in der nonviralen Gentherapie wird vielfältig diskutiert. rnIn dieser Arbeit wird eine Polystyrolsulfonat-Bürste mit einer Pfropfdichte von 100 % mit einem kationischen Tensid komplexiert und der Komplex in verschiedenen organischen Lösungsmitteln charakterisiert. Dabei zeigt sich eine signifikante Abhängigkeit des Lösungsverhaltens von der Art und der Konzentration zugesetzter Salze. Dieser Polyelektrolyt-Tensid-Komplex wird anschließend als vereinfachtes Modellsystem für die Komplexierung von DNA verwendet. Als kationische Komponente dient zunächst ein kommerzielles PAMAM-Dendrimer der 5. Generation. Dabei steht die Erhaltung der zylindrischen Topologie der anionischen Polyelektrolytbürste in den gebildeten Komplexen im Vordergrund. Durch Variation des Lösungsmittels und des Protonierungsgleichgewichts werden die experimentellen Bedingungen eingegrenzt, bei denen eine solche topologische Kontrolle möglich ist. Es zeigt sich, dass durch die Verwendung von aprotischen organischen Lösungsmitteln gute Erfolge erzielt werden können. Des Weiteren wird das Komplexierungsverhalten stark durch den Zusatz einer Säure oder einer Base beeinflusst, sodass eine topologische Kontrolle mit einem großen Überschuss einer organischen Base auch in protischen Lösungsmitteln wie Wasser und Methanol möglich wird. Anschließend wird das gleiche Polyanion noch mit einer geschützten Polylysin-Bürste in DMF komplexiert, was zur Bildung von kinetisch kontrollierten Aggregaten führt. Die Bildung dieser Aggregate kann durch den Zusatz eines großen Überschusses an Base verhindert werden und es werden zylindrische Komplexe erhalten, die nur aus einer Polylysin-Bürste bestehen. rn

Individual plasmonic nanogaps : controlled assembly and detailed investigation

Diese Arbeit befasst sich mit den optischen Resonanzen metallischer Nanopartikel im Abstand weniger Nanometer von einer metallischen Grenzfläche. Die elektromagnetische Wechselwirkung dieser „Kugel-vor-Fläche“ Geometrie ruft interessante optische Phänomene hervor. Sie erzeugt eine spezielle elektromagnetische Eigenmode, auch Spaltmode genannt, die im Wesentlichen auf den Nanospalt zwi-schen Kugel und Oberfläche lokalisiert ist. In der quasistatischen Näherung hängt die Resonanzposition nur vom Material, der Umgebung, dem Film-Kugel Abstand und dem Kugelradius selbst ab. Theoretische Berechnungen sagen für diese Region unter Resonanzbedingungen eine große Verstärkung des elektro-magnetischen Feldes voraus. rnUm die optischen Eigenschaften dieser Systeme zu untersuchen, wurde ein effizienter plasmonenver-mittelnder Dunkelfeldmodus für die konfokale Rastermikroskopie durch dünne Metallfilme entwickelt, der die Verstärkung durch Oberflächenplasmonen sowohl im Anregungs- als auch Emissionsprozess ausnutzt. Dadurch sind hochwertige Dunkelfeldaufnahmen durch die Metallfilme der Kugel-vor-Fläche Systeme garantiert, und die Spektroskopie einzelner Resonatoren wird erleichtert. Die optischen Untersuchungen werden durch eine Kombination von Rasterkraft- und Rasterelektronenmikroskopie vervollständigt, so dass die Form und Größe der untersuchten Resonatoren in allen drei Dimensionen bestimmt und mit den optischen Resonanzen korreliert werden können. Die Leistungsfähigkeit des neu entwickelten Modus wird für ein Referenzsystem aus Polystyrol-Kugeln auf einem Goldfilm demonstriert. Hierbei zeigen Partikel gleicher Größe auch die erwartete identische Resonanz.rnFür ein aus Gold bestehendes Kugel-vor-Fläche System, bei dem der Spalt durch eine selbstorganisierte Monolage von 2-Aminoethanthiol erzeugt wird, werden die Resonanzen von Goldpartikeln, die durch Reduktion mit Chlorgoldsäure erzeugt wurden, mit denen von idealen Goldkugeln verglichen. Diese ent-stehen aus den herkömmlichen Goldpartikeln durch zusätzliche Bestrahlung mit einem Pikosekunden Nd:Yag Laser. Bei den unbestrahlten Partikeln mit ihrer Unzahl an verschiedenen Formen zeigen nur ein Drittel der untersuchten Resonatoren ein Verhalten, das von der Theorie vorhergesagt wird, ohne das dies mit ihrer Form oder Größe korrelieren würde. Im Fall der bestrahlten Goldkugeln tritt eine spürbare Verbesserung ein, bei dem alle Resonatoren mit den theoretischen Rechnungen übereinstimmen. Eine Änderung der Oberflächenrauheit des Films zeigt hingegen keinen Einfluß auf die Resonanzen. Obwohl durch die Kombination von Goldkugeln und sehr glatten Metallfilmen eine sehr definierte Probengeometrie geschaffen wurde, sind die experimentell bestimmten Linienbreiten der Resonanzen immer noch wesentlich größer als die berechneten. Die Streuung der Daten, selbst für diese Proben, deutet auf weitere Faktoren hin, die die Spaltmoden beeinflußen, wie z.B. die genaue Form des Spalts. rnDie mit den Nanospalten verbundenen hohen Feldverstärkungen werden untersucht, indem ein mit Farbstoff beladenes Polyphenylen-Dendrimer in den Spalt eines aus Silber bestehenden Kugel-vor-Fläche Systems gebracht wird. Das Dendrimer in der Schale besteht lediglich aus Phenyl-Phenyl Bindungen und garantiert durch die damit einhergende Starrheit des Moleküls eine überragende Formstabiliät, ohne gleichzeitig optisch aktiv zu sein. Die 16 Dithiolan Endgruppen sorgen gleichzeitig für die notwendige Affinität zum Silber. Dadurch kann der im Inneren befindliche Farbstoff mit einer Präzision von wenigen Nanometern im Spalt zwischen den Metallstrukturen platziert werden. Der gewählte Perylen Farbstoff zeichnet sich wiederum durch hohe Photostabilität und Fluoreszenz-Quantenausbeute aus. Für alle untersuchten Partikel wird ein starkes Fluoreszenzsignal gefunden, das mindestens 1000-mal stärker ist, als das des mit Farbstoff überzogenen Metallfilms. Das Profil des Fluoreszenz-Anregungsspektrums variiert zwischen den Partikeln und zeigt im Vergleich zum freien Farbstoff eine zusätzliche Emission bei höheren Frequenzen, was in der Literatur als „hot luminescence“ bezeichnet wird. Bei der Untersuchung des Streuverhaltens der Resonatoren können wieder zwei unterschiedliche Arten von Resonatoren un-terschieden werden. Es gibt zunächst die Fälle, die bis auf die beschriebene Linienverbreiterung mit einer idealen Kugel-vor-Fläche Geometrie übereinstimmen und dann andere, die davon stark abweichen. Die Veränderungen der Fluoreszenz-Anregungsspektren für den gebundenen Farbstoffs weisen auf physikalische Mechanismen hin, die bei diesen kleinen Metall/Farbstoff Abständen eine Rolle spielen und die über eine einfache wellenlängenabhängige Verstärkung hinausgehen.

Dendronized ions

In dieser Arbeit wurde die Frage untersucht, inwieweit die divergente Synthese von starren dendritischen Gerüsten genutzt werden kann, um die Eigenschaften von Salzen und Ionen zu verändern und gezielt zu steuern. Motiviert wurde diese Fragestellung durch das Ziel, größere und dadurch schwächer koordinierende Anionen als die bereits in der Literatur beschriebenen Anionen zu erzeugen. In der Tat konnten durch das divergente Wachstum starrer Polyphenylen-Dendronen sterisch sehr anspruchsvolle Borat-Anionen von bislang unerreichter Größe im Nanometerbereich erzeugt werden. Durch die Größe ihrer hydrophoben Hülle und die damit einhergehende sterische Abschirmung der zentralen Ladung weisen starr dendronisierte Ionen eine deutlich verminderte Koordination zu Gegenionen auf. Die Koordinationkraft ließ sich sowohl durch eine stärkere Verzweigung der dendritischen Hülle als auch durch die Perfluorierung der Ionenoberfläche weiter herabsetzen. Schließlich konnten durch den Einbau lichtschaltbarer Funktionen in das starre Dendrimergerüst sogar Anionen mit schaltbarer, veränderlicher Größe und Koordinationskraft hergestellt werden. Darüber hinaus wurde gezeigt, wie sich Gegenionen in Salzen dendronisierter Ionen austauschen lassen, und es wurde eine neue Klasse von Aryl-Triazol-Dendrimeren entwickelt.

Oberflächenstrukturierte amphiphile Polyphenylendendrimere zur Imitation natürlicher Transportproteine

In dieser Arbeit werden formstabile, amphiphile, oberflächenstrukturierte Polyphenylendendrimere (PPDs) mit verschiedenen Oberflächenpolaritäten beschrieben. Die physikalisch-chemischen Eigenschaften dieser Makromoleküle wurden studiert, welche ein gutes Verständnis der Nanoumgebung amphiphiler PPDs lieferten. Auch lichtinduzierte Polaritätsänderung wurde untersucht. Mit dem Konzept einer gleichmäßigen Verteilung polarer Bereiche auf der Peripherie hydrophober PPPs gelang es, Transportsysteme für Fettsäuren und Zytostatika zu erzeugen, welche charakteristische Merkmale natürlicher Transportproteine wie Albumin in sich vereinen. Hierzu zählen eine stabile dreidimensionale Form, die Ausbildung von Bindungstaschen sowie eine definierte strukturierte Oberfläche aus hydrophilen und hydrophoben Bereichen. Die Verfügbarkeit von lipophilen Bindungstaschen übertrifft sogar die des Albumins. Im Gegensatz zu Polymeren kann die Wirkstoffaufnahme bei PPDs exakt bestimmt werden. Die Anpassung der peripheren Gruppen beeinflusst den zellulären Aufnahmemechanismus. Es konnten effiziente Zellaufnahmen in A549-Zellen sowie der Transport und die intrazelluläre Freisetzung von Doxorubicin erreicht werden. Manche PPDs bieten eine Größe und Architektur, die es ermöglicht, Endothelzellen des Gehirns zu durchdringen. Es wurde auch der andere Extremfall untersucht, indem alle polaren Gruppen auf einer Hemisphäre akkumuliert wurden. Zur Darstellung solcher Janus-Dendrimere wurde ein neues Synthesekonzept herausgearbeitet und die erhaltenen Janus-Dendrimere mittels Lichtstreuung untersucht, wobei definierte perlenschnurartige Aggregate gefunden wurden. Weiterhin wurden semifluorierte Amphiphile vorgestellt, welche die Möglichkeit zur Selbstorganisation durch Nanophasenseparation bieten.

Synthesis, properties and application of polyphenylene phosphonium salts

The central objective of this work was to generate weakly coordinating cations of unprecedented molecular size providing an inherently stable hydrophobic shell around a central charge. It was hypothesized that divergent dendritic growth by means of thermal [4+2] Diels-Alder cycloaddition might represent a feasible synthetic method to circumvent steric constraints and enable a drastic increase in cation size.rnThis initial proposition could be verified: applying the divergent dendrimer synthesis to an ethynyl-functionalized tetraphenylphosphonium derivative afforded monodisperse cations with precisely nanoscopic dimensions for the first time. Furthermore, the versatile nature of the applied cascade reactions enabled a throughout flexible design and structural tuning of the desired target cations. The specific surface functionalization as well as the implementation of triazolyl-moieties within the dendrimer scaffold could be addressed by sophisticated variation of the employed building block units (see chapter 3). rnDue to the steric screening provided by their large, hydrophobic and shape-persistent polyphenylene shells, rigidly dendronized cations proved more weakly coordinating compared to their non-dendronized analogues. This hypothesis has been experimentally confirmed by means of dielectric spectroscopy (see chapter 4). It was demonstrated for a series of dendronized borate salts that the degree of ion dissociation increased with the size of the cations. The utilization of the very large phosphonium cations developed within this work almost achieved to separate the charge carriers about the Bjerrum length in solvents of low polarity, which was reflected by approaching near quantitative ion dissociation even at room temperature. In addition to effect the electrolyte behavior in solution, the steric enlargement of ions could be visualized by means of several crystal structure analyses. Thus an insight into lattice packing under the effect of extraordinary large cations could be gathered. rnAn essential theme of this work focused on the application of benzylphosphonium salts in the classical Wittig reaction, where the concept of dendronization served as synthetic means to introduce an exceptionally large polyphenylene substituent at the -position. The straightforward influence of this unprecedented bulky group on the Wittig stereochemistry was investigated by NMR-analysis of the resulting alkenes. Based on the obtained data a valuable explanation for the origin of the observed selectivity was brought in line with the up-to-date operating [2+2] cycloaddition mechanism. Furthermore, a reliable synthesis protocol for unsymmetrically substituted polyphenylene alkenes and stilbenes was established by the design of custom-built polyphenylene precursors (see chapter 5).rnFinally, fundamental experiments to functionalize a polymer chain with sterically shielded ionic groups either in the pending or internal position were outlined within this work. Thus, inherently hydrophobic polysalts shall be formed so that future research can invesigate their physical properties with regard to counter ion condensation and charge carrier mobility.rnIn summary, this work demonstrates how the principles of dendrimer chemistry can be applied to modify and specifically tailor the properties of salts. The numerously synthesized dendrimer-ions shown herein represent a versatile interface between classic organic and inorganic electrolytes, and defined macromolecular structures in the nanometer-scale. Furthermore the particular value of polyphenylene dendrimers in terms of a broad applicability was illustrated. This work accomplished in an interdisciplinary manner to give answer to various questions such as structural modification of ions, the resulting influence on the electrolyte behavior, as well as the stereochemical control of organic syntheses via polyphenylene phosphonium salts. rn

Membrane disrupting antimicrobial peptide dendrimers with multiple amino termini

Antimicrobial peptide dendrimer H1 Leu8(Lys-Leu)4(Lys-Phe)2Lys-LysNH2 (Lys = branching lysine) was identified by screening a 6750-membered combinatorial library by the bead-diffusion assay. Sequence variations also revealed dendrimer bH1 Leu8(Dap-Leu)4(Dap-Phe)2Dap-LysNH2 (Dap = branching 2,3-diaminopropanoic acid) as a more potent analog. H1 and bH1 showed good antimicrobial activities mediated by membrane disruption (MIC = 2–4 μg mL−1 on Bacillus subtilis and Escherichia coli) but low hemolytic activity (MHC = 310 μg mL−1 respectively >2000 μg mL−1).

Dendritic glycopeptides as Pseudomonas aeruginosa biofilm inhibitors, Oral presentation, 32nd European Peptide symposium, Athens, Greece, 2-7 September 2012

Glycopeptide dendrimers as Pseudomonas aeruginosa biofilm inhibitors. Glycopeptide dendrimers are being developed for inhibition of pathogen adhesion to host cells, a process mediated by carbohydrate-lectins interactions. Such compounds could be used in the treatment of infections by pathogenic bacteria such as Pseudomonas aeruginosa that can be resistant to known antibiotics. Pseudomonas aeruginosa produces two lectins, the fucose binding LecB and the galactose binding LecA. Both lectins have been shown to be virulence factors, involved in cell adhesion and biofilms formation. Screening combinatorial libraries of fucosylated peptide dendrimers led to the glycopeptide dendrimer (C-Fuc-LysProLeu)4(LysPheLysIle)2 LysHisIleNH2. This dendrimer binds the lectin LecB with submicromolar IC50 and shows potent inhibition of P. aeruginosa biofilms for both the laboratory strain PAO1 and for clinical isolates [1]. Appending the peptide dendrimer portion of FD2 with galactosy endgroups gave galactosylpeptide dendrimers as potent ligands for LecA which also act as biofilm inhibitors. Structure-activity relationship studies demonstrated that multivalency was essential for strong binding and biofilm inhibition. [2]The results open the way to develop therapeutic agents based on glycopeptide dendrimers. Peptide dendrimers with antimicrobial properties and good cell penetration are other applications of dendritic peptides we are now investigating.

Functionalization of PAMAM dendrimers with nitronyl nitroxide radicals as models for the outer-sphere relaxation in dentritic potential MRI contrast agents

PAMAM dendrimers functionalized with nitronyl nitroxide radicals were characterized. Quantitative determination of substitution with radicals was performed using EPR and electrochemical methods. The study of the 1H NMR relaxation of the surrounding water showed how the outer-sphere contribution to the relaxivity may be limited by the presence of the dendrimer core.

Structural Insight into Multivalent Galactoside Binding to Pseudomonas aeroginosa lectin LecA

Multivalent galactosides inhibiting Pseudomonas aeruginosa biofilms may help control this problematic pathogen. To understand the binding mode of tetravalent glycopeptide dendrimer GalAG2 [(Gal-β-OC6H4CO-Lys-Pro-Leu)4(Lys-Phe-Lys-Ile)2Lys-His-Ile-NH2] to its target lectin LecA, crystal structures of LecA complexes with divalent analog GalAG1 [(Gal-β-OC6H4CO-Lys-Pro-Leu)2Lys-Phe-Lys-Ile-NH2] and related glucose-triazole linked bis-galactosides 3u3 [Gal-β-O(CH2)n-(C2HN3)-4-Glc-β-(C2HN3)-[β-Glc-4-(N3HC2)]2-(CH2)n-O-β-Gal (n = 1)] and 5u3 (n = 3) were obtained, revealing a chelate bound 3u3, cross-linked 5u3, and monovalently bound GalAG1. Nevertheless, a chelate bound model better explaining their strong LecA binding and the absence of lectin aggregation was obtained by modeling for all three ligands. A model of the chelate bound GalAG2·LecA complex was also obtained rationalizing its unusually tight LecA binding (KD = 2.5 nM) and aggregation by lectin cross-linking. The very weak biofilm inhibition with divalent LecA inhibitors suggests that lectin aggregation is necessary for biofilm inhibition by GalAG2, pointing to multivalent glycoclusters as a unique opportunity to control P. aeruginosa biofilms.

Multivalency effects in Pseudomonas aeruginosa biofilm inhibition and dispersal by glycopeptide dendrimers targeting lectin LecA

The galactose specific lectin LecA partly mediates the formation of antibiotic resistant biofilms by Pseudomonas aeruginosa, an opportunistic pathogen causing lethal airways infections in immunocompromised and cystic fibrosis patients, suggesting that preventing LecA binding to natural saccharides might provide new opportunities for treatment. Here 8-fold (G3) and 16-fold (G4) galactosylated analogs of GalAG2, a tetravalent G2 glycopeptide dendrimer LecA ligand and P. aeruginosa biofilm inhibitor, were obtained by convergent chloroacetyl thioether (ClAc) ligation between 4-fold or 8-fold chloroacetylated dendrimer cores and digalactosylated dendritic arms. Hemagglutination inhibition, isothermal titration calorimetry and biofilm inhibition assays showed that G3 dendrimers bind LecA slightly better than their parent G2 dendrimers and induce complete biofilm inhibition and dispersal of P. aeruginosa biofilms, while G4 dendrimers show reduced binding and no biofilm inhibition. A binding model accounting for the observed saturation of glycopeptide dendrimer galactosyl groups and LecA binding sites is proposed based on the crystal structure of a G3 dendrimer LecA complex.

Liquid-Crystalline Dendrimers Designed by Click Chemistry

Liquid-crystalline dendrimers have been prepared from second-generation Percec-type poly(benzyl ether) dendrons or second-generation poly(aryl ester) dendrons carrying cyanobiphenyl mesogens. The Janus dendrimer, which combines the two types of dendromesogens, has also been synthesized. Those compounds have been prepared under copper-catalyzed azide–alkyne cycloaddition conditions. The mesomorphic properties have been studied by thermal analysis (POM, DSC) and small-angle X-ray scattering. Smectic A, nematic, and columnar phases have been observed depending on the dendritic building blocks. The click reaction has proven to be a powerful and elegant synthetic tool for the design of complex dendritic liquid-crystalline architectures.

Efficient transfer of genetic material into mammalian cells using Starburst polyamidoamine dendrimers.

Starburst polyamidoamine dendrimers are a new class of synthetic polymers with unique structural and physical characteristics. These polymers were investigated for the ability to bind DNA and enhance DNA transfer and expression in a variety of mammalian cell lines. Twenty different types of polyamidoamine dendrimers were synthesized, and the polymer structure was confirmed using well-defined analytical techniques. The efficiency of plasmid DNA transfection using dendrimers was examined using two reporter gene systems: firefly luciferase and bacterial beta-galactosidase. The transfections were performed using various dendrimers, and levels of expression of the reporter protein were determined. Highly efficient transfection of a broad range of eukaryotic cells and cell lines was achieved with minimal cytotoxicity using the DNA/dendrimer complexes. However, the ability to transfect cells was restricted to certain types of dendrimers and in some situations required the presence of additional compounds, such as DEAE-dextran, that appeared to alter the nature of the complex. A few cell lines demonstrated enhanced transfection with the addition of chloroquine, indicating endosomal localization of the complexes. The capability of a dendrimer to transfect cells appeared to depend on the size, shape, and number of primary amino groups on the surface of the polymer. However, the specific dendrimer most efficient in achieving transfection varied between different types of cells. These studies demonstrate that Starburst dendrimers can transfect a wide variety of cell types in vitro and offer an efficient method for producing permanently transfected cell lines.

Avaliação do potencial antiproliferativo do Dendrímero de Poliglicerol associado ao celecoxibe em linhagens celulares de carcinoma epidermoide de cabeça e pescoço

Diversos mecanismos celulares estão associados à patogênese do Carcinoma Epidermoide de Cabeça e Pescoço (CECP). Algumas dessas alterações envolvem proteínas pertencentes à via de sinalização do Akt, e o fator de transcrição NF-kB, o qual têm importante papel na fisiologia normal e no câncer. A proteína COX-2, descrita em processos inflamatórios, também participa da carcinogênese e está associada com a via de sinalização do Akt e com o NF-kB. Dendrímeros são uma forma única de nanotecnologia, surgindo como nanotransportadores com a capacidade de penetrar na célula tumoral liberando drogas quimioterápicas em seu interior. Os benefícios desta tecnologia são o aumento da eficicácia do princípio ativo utilizado e a redução dos seus efeitos secundários tóxicos. O Celecoxibe, antiinflamatório não esteroidal, inibidor seletivo da COX-2, tem se mostrado um importante agente anticarcinogênico, no entanto seu mecanismo de ação no CECP não é totalmente compreendido. Neste trabalho, um Dendrímero de Poliglicerol associado ao Celecoxibe (PGLD-celecoxibe) foi sintetizado e caracterizado por técnicas de espectroscopia ¹H-RMN, ¹³C-RMN, Maldi-Tof, TLC e DSC. Além disso, o conjugado foi testado in vitro em três linhagens celulares de CECP. O PGLD-Celecoxibe foi sintetizado com sucesso e promoveu a redução da dose capaz de inibir a proliferação celular, reduzindo o IC 50 do Celecoxibe de forma significativa em todas as linhagens celulares, se aproximando da dose sérica alcançada por este medicamento, resultado corroborado pelo Ensaio de Migração Celular. O mecanismo de morte celular observado foi a apoptose, associada a diminuição significativa da expressão de COX-2 ou por uma via alternativa independente. Alguns dos grupos tratados apresentaram alteração na expressão das proteínas pAkt e NF-kB.

Low generation triazine-based dendrimers-synthesis, characterzation and in vitro biological activity

In the present study, two low generation triazine-based dendrimers, G1.0(Cl)4 dendrimer and G1.5(OH)8 dendrimer, were synthesized and their cytotoxicity were tested by using the NIH 3T3 and the A2780 cell lines. In the synthesis process of the G1.0(Cl)4 dendrimer, cyanuric chloride (CAC) which has high reactivity chlorine atom was connected to the terminal of triethylene glycol (TEG) via nucleophilic substitution by controlling temperature. The prepared G1.0(Cl)4 dendrimer was purified by silica gel column chromatography. Then the four chlorine atoms in the G1.0(Cl)4 dendrimer were substituted by diethanolamine (DEA) to give dendrimer with the hydroxyl terminal group G1.5(OH)8. The starting materials, CAC, G1.0(Cl)4 dendrimer and G1.5(OH)8 dendrimer were analyzed by one-dimensional NMR, FTIR and MS techniques. The two dendrimers, G1.0(Cl)4 and G1.5(OH)8, showed perfect stability in the air environment at room temperature. However, G1.0(Cl)4 is not soluble in water while the G1.5(OH)8 dendrimer is a water soluble compound. Furthermore, cell biological evaluation at the studied concentrations showed that the CAC, as well as the prepared G1.0(Cl)4 and G1.5(OH)8 dendrimers, have no cytotoxicity towards the NIH 3T3 and A2780 cell lines.

Versatile peptide dendrimers for nucleic acid delivery

Dendrimers are nonviral vectors that have attracted interest on account of a number of features. They are structurally versatile because their size, shape, and surface charge can be selectively altered. Here we examine the functions of a new family of composite dendrimers that were synthesized with lipidic amino acid cores. These dendrimers are bifunctional because they are characterized by positively charged (lysine) modules for interaction with nucleic acids and neutral lipidic moieties for membrane lipid-bilayer transit. We assessed their structure-function correlations by a combination of molecular and biophysical techniques. Our assessment revealed an unexpected pleitropy of functions subserved by these vectors that included plasmid and oligonucleotide delivery. We also generated a firefly luciferase cell line in which we could modulate luciferase activity by RNA interference. We found that these vectors could also mediate RNA suppression of luciferase expression by delivering double-stranded luciferase transcripts generated in vitro. The structural uniqueness of these lipidic peptide dendrimers coupled with their ease and specificity of assembly and the versatility in their choice of cargo, puts them in a new category of macromolecule carriers. These vectors, therefore, have potential applications as epigenetic modifiers of gene function. (C) 2004 Wiley-Liss, Inc. and the American Pharmacists Association.