Dendrímeros... ¿no sabes qué son? ¡pues estamos rodeados!

El vocablo dendrímero proviene del griego, como muchas otras palabras en ciencia y tecnología. Surge de la unión de los términos dendro que significa árbol y méros que significa parte, porción o división. Las primeras estructuras de este tipo fueron sintetizadas en el laboratorio por el químico F. Vögtler en Alemania en el año 1978. Por tanto, este año se cumplen 40 años de investigación en el campo de los dendrímeros. En el primer artículo donde se describía su preparación, estos compuestos se definían como “arborescentes”, lo que ya indicaba su peculiar estructura, aunque no fue hasta principios de los años 80 cuando se acuñó el término dendrímero para definirlas.

Los químicos usualmente nos inspiramos en la naturaleza para crear nuevas entidades y el caso de los dendrímeros no ha sido una excepción. Si miramos a nuestro alrededor, estamos rodeados de estas estructuras dendriméricas de gran belleza, aunque no nos hayamos dado ni cuenta, o no lo relacionemos con los dendrímeros. Estas estructuras las podemos encontrar tanto a nivel macroscópico como microscópico. Como ejemplos podemos citar los árboles y sus raíces, los cristales de hielo, los rayos en las tormentas eléctricas, las conexiones neuronales a través de las dendritas, el complejo entramado de capilares sanguíneos, los bronquiolos en los pulmones dentro del sistema respiratorio, etc. Sabiendo que en la naturaleza todo tiene una justificación, más allá de la belleza que encierran dichas estructuras, la cuestión que surge es, ¿por qué la naturaleza utiliza sistemas tan complejos como son estas estructuras dendríticas?.

La respuesta es simple, este tipo de estructuras dendriméricas permiten optimizar al máximo el espacio para desarrollar una determinada función. Pensemos en el sistema sanguíneo, capaz de transportar oxígeno y de retirar CO2 de forma eficiente en cada una de los más de 37 billones de células de un ser humano. Para llevar a cabo este ímprobo esfuerzo, el sistema sanguíneo dispone de un complejo entramado de ramificaciones de tipo dendrítico que permite abordar este reto de forma excepcional.

Pero, ¿para qué queremos los dendrímeros en ciencia?. La respuesta a esta pregunta la tenemos claramente en el párrafo anterior. Poder optimizar una función con el máximo aprovechamiento del espacio es algo de gran valor en cualquier campo de la ciencia, incluida la química. En las últimas décadas, el número de grupos cuya investigación se desarrolla en el ámbito de los dendrímeros ha ido creciendo exponencialmente al igual que las aplicaciones de los mismos. Lo que inicialmente fue un reto sintético y casi un mero ejercicio de ver hasta dónde los químicos éramos capaces de construir estas complicadas estructuras, se ha convertido en la actualidad en una herramienta tremendamente interesante y útil con importantes aplicaciones

Los dendrímeros son macromoléculas altamente ramificadas con una estructura química bien definida, son polímeros monodispersos. La preparación de estas estructuras a partir de básicamente cualquier bloque de construcción (monómero) permite poder diseñar, con un elevado control, las propiedades físico-químicas, el tamaño, los grupos funcionales presentes en la periferia, etc. de estos compuestos. Esto abre un abanico de posibilidades inmenso, de hecho, en la bibliografía hay descritas miles de estructuras dendríticas preparadas usando muy variadas estrategias sintéticas. También, podemos encontrar numerosos ejemplos de las interesantes aplicaciones de los dendrímeros.

Inicialmente, estas aplicaciones estaban muy centradas en el ámbito de los materiales y también de la catálisis, pero ha sido su aplicación en las ciencias biomédicas lo que ha permitido un gran despegue de este campo. Encontramos diferentes dendrímeros cuyas aplicaciones van desde su utilización para la encapsulación y posterior liberación controlada de fármacos, su uso como antivirales o bactericidas, su aplicación para la detección de inmunoglobulinas en procesos alérgicos, la unión con fragmentos de ADN para su transferencia a células en procesos de transfección y terapia génica, etc. Esto da una idea del potencial que tienen los dendrímeros.

El interés que han despertado estos compuestos se ve reflejado en el número de grupos cuya investigación se centra en este campo y por ende, en el número de publicaciones que aparecen cada año en la bibliografía. Su demanda e interés ha hecho que ya sea posible adquirir algunos dendrímeros como cualquier otro reactivo o compuesto químico en las casas comerciales. Esto permite partir ya de una estructura comercial que solo necesita ser modificada según las aplicaciones que le queramos dar.

Además, el avance en este campo ha venido de la mano del desarrollo de nuevos y más eficientes métodos de síntesis, fundamentalmente la “click chemistry”, que engloba toda una serie de reacciones químicas muy efectivas, que transcurren en condiciones de reacción muy suaves, con una gran selectividad y con elevados rendimientos. También, el desarrollo de técnicas de separación y purificación, así como el desarrollo de nuevos métodos analíticos de caracterización de estas macromoléculas, ha facilitado el desarrollo de este campo, aunque todavía es necesario seguir avanzando en estos aspectos debido a la complejidad estructural que encierran estas moléculas.

Las contribuciones realizadas en este campo interdisciplinar se presentan regularmente en los numerosos congresos nacionales e internacionales de química, biología y biomedicina, materiales, etc., en los que se ha puesto de manifiesto el potencial e interés de los dendrímeros. De hecho, este interés ha llevado a la organización bianual de un congreso internacional dedicado exclusivamente a los dendrímeros (International Dendrimer Symposium, IDS) del que se han celebrado ya 10 ediciones, teniendo lugar la primera en 1999 en Alemania. A nivel nacional, hace 12 años, los grupos de investigación que trabajaban en este ámbito de la ciencia decidieron organizar un Encuentro de Dendrímeros (EDEN) que se celebra también bianualmente, y que este año llega a su sexta edición. El encuentro de este año tendrá lugar en Sevilla los días 22 y 23 de febrero.

En estas cuatro décadas de investigación en el campo de los dendrímeros se han hecho muchas e importantes contribuciones; sin embargo, todavía falta dar el último empujón a este campo de investigación. No hay todavía un dendrímero que esté en el mercado por sus aplicaciones, ya sean biomédicas o de otra índole. Por tanto, queda mucho por hacer y en los próximos años, seguiremos viendo interesantes contribuciones que enriquezcan este ámbito de la ciencia tan interesante y con tanto futuro.