Intérêt de la fonctionnalisation des dendrimères PAMAM G1 et G2 par la 2,4-diaminoptéridine

Etape de la synthèse divergente

La croissance externe des dendrimères PAMAM se fait en alternant deux types de réactions :
 La première étape de la synthèse commence par une réaction d’addition de Michael de la surface à terminaison amino sur l’acrylate de méthyle, ce qui donne une couche externe à terminaison ester.
 La seconde réaction est une réaction de couplage avec une molécule d’éthylène diamine pour obtenir une nouvelle surface à terminaison amino.
Ainsi chaque série de réaction forme une nouvelle génération. Le premier cycle complet d’addition de Michael suivi d’un couplage avec de l’éthylène diamine forme la génération 1 du dendrimère PAMAM. D’autres additions de Michael suivies d’une réaction de couplage d’amide donnent lieu à des générations complètes.

Limites de cette méthode

L’analyse de cette méthode de synthèse permet de citer deux points:
 la probabilité de la fonctionnalisation incomplète croissante avec l’augmentation du nombre de génération. En effet, la hausse de génération entraine un encombrement stérique entre les groupements à la périphérie du dendrimère. Or, d’après la théorie «dense packing state» de P. De Gennes et H. Hervet, publiée en 1983, il existe toujours une limite théorique à la croissance des dendrimères due à la congestion de sa surface.
 Si l’excès de monomères branchés n’a pas été complètement éliminé, cela entraine une apparition de petites impuretés dendritiques.
Cette méthode reste toujours une méthode de choix pour les synthèses aussi bien à l’échelle du laboratoire qu’à l’échelle industrielle malgré les inconvénients cités ci dessus.

Synthèse convergente

Cette méthode a été mise au point par Hawker et Fréchet lors de la synthèse des dendrimères polyéthers dits de Fréchet.18

Etape de la synthèse

Contrairement à la méthode divergente, cette stratégie commence par ce qui deviendra être la surface du dendrimère et se poursuit vers l’intérieur. Dans cette méthode, on utilise des groupes protecteurs orthogonaux (deux groupes protecteurs dont les conditions de déprotection ne s’élimineront pas). La croissance du dendrimères de la périphérie au centre se fait en préparant d’abord des dendrons qui seront liés au cœur ultérieurement. Au début, il faut former une molécule A qui comporte un groupement fonctionnel qui servira de point focal et au moins deux autres fonctions qui seront les terminaisons du dendrimère final. Le point focal de A doit réagir avec un monomère B pour permettre la croissance du dendron. Ce monomère B doit comporter aussi au moins 3 fonctions dont l’une constitue son point focale comme pour la molécule A. Il faut noter que les terminaisons et le point focal qui composent A et B doivent être constitués de groupements fonctionnels différents afin d’éviter une formation de liaisons chimiques incontrôlée. En général, on doit protéger les terminaisons de A et le point focal de B pour les rendre inactifs. La réaction de croissance entre la molécule A et le monomère B nécessite que le point focal de A soit activé au préalable pour réagir avec les terminaisons de B afin de former le dendron de G1. Pour poursuivre la croissance ou pour compléter le dendrimère, une réaction d’activation du point focal sur le dendron de G1 est nécessaire. De ce fait le point focal activé peut réagir avec l’unité de répétition B pour former le dendron de G2. La figure ci-dessous illustre un schéma général des différentes étapes de la synthèse convergente :

Limites de cette de méthode

La méthode convergente est une stratégie de synthèse qu’on utilise peu fréquemment dans l’industrie. En effet, on assiste à un faible rendement au cours de cette synthèse car la gêne stérique, dans le cas des dendros volumineux, empêche le couplage efficace avec le point focal de la molécule centrale. Elle est généralement limitée à l’obtention de dendrimères de génération 2 et 3.19 Malgré les inconvénients, cités ci-dessus, liés à cette méthode de synthèse, elle présente certains avantages. Dans cette méthode, la purification est effectuée après chaque étape de la synthèse contrairement à la méthode divergente où la purification est très difficile à effectuer par une méthode chromatographique car les réactifs et les produits restent. Il est aussi possible de changer la molécule centrale du dendrimère sans pour autant reconstruire le dendrimère tout entier. Il est aussi possible de fixer plusieurs équivalents du dendron à une molécule centrale polyfonctionnelle.20
Il faut aussi noter que la purification des dendrimères PAMAM doit être effectuée par dialyse à travers une membrane qui retient les macromolécules solubles dans l’eau avec un rayon hydrodynamique supérieur à la limite de perméabilité de la membrane utilisée.

Elimination des impuretés

Pour éviter la formation d’impuretés au sein des dendrimères PAMAM comme la présence de dimères ainsi que les réactions entre les branches du dendrimère ou même les branches incomplètes, il faut nécessairement trouver des stratégies de synthèse. En effet, toutes ces impuretés forment des nanostructures différentes du dendrimère PAMAM qu’on désire synthétiser et ces nonastructures ne peuvent pas être séparées par les méthodes de purification comme la dialyse car les membranes n’éliminent que les molécules possédant un rayon hydrodynamique inférieur à une limite déterminée. Ainsi pour éviter la formation de ces impuretés, différents chercheurs qui travaillent sur les dendrimères se sont penchés sur les réactions de type «click» classifiées par le Professeur Sharpless en 2001.21 C’est une réaction chimique qui s’applique pour synthétiser des produits de manière rapide et efficace en assemblant de petites unités entre elles par des liaisons avec des hétéroatomes.

Synthèse de la 2,4-diaminoptéridine

Cette molécule antipaludique est un dérivé de la ptéridine substituée par des groupements amino au niveau des atomes de carbones 2 et 4. La réaction commence par une réaction de substitution électrophile en présence d’acide chlorhydrique de la ptéridine sur les atomes de carbones 2 et 4 suivie d’une réduction en présence de Fe∕ HCl ou Zn∕ HCl et une neutralisation avec une solution d’hydroxyde de sodium.

Fonctionnalisation des dendrimères PAMAM G1 et G2 par la 2,4-diaminoptéridine

Les dendrimètres PAMAM peuvent être fonctionnalisés par des molécules à visées thérapeutiques afin d’augmenter leur efficacité et de les transporter jusqu’à leur cible.

Principe de la fonctionnalisation

Le manque de molécules transporteuses sûres et efficaces permettant aux molécules thérapeutiques de pénétrer les cellules ou les tissus de l’organisme pose un problème majeur dans le domaine de la thérapie. En effet, la molécule thérapeutique devra traverser différentes barrières biologiques afin d’accéder à sa cible. Ainsi pour que ce travail soit effectué de façon efficace, il est nécessaire que la molécule soit introduite par l’intermédiaire d’un vecteur non immunogène, non toxique biodégradable et possède un temps de survie suffisamment long dans le sang pour lui permettre d’assurer son rôle de transporteur. De ce fait les dendrimères PAMAM en particulier de générations G1 et G2 semblent être une solution à ce problème.
Les dendrimères PAMAM ont une fonction analogue aux enzymes et aux protéines et ils peuvent être aussi fonctionnalisés. Ils ont la particularité de fonctionner comme transporteur de médicaments soit :
 Par encapsulation de médicaments à l’intérieur de leurs structures.
 Par association avec des médicaments au niveau de leurs fonctions de surface par formation de liaisons covalentes ou par l’intermédiaire d’un promédicament électrostatique.22
Les groupements amino se trouvant à la surface des dendrimères PAMAM permettent une amélioration de la solubilité des médicaments hydrophobes qui leurs ont attachés.
Dans le cas de la fonctionnalisation des dendrimères PAMAM par la 2,4-diaminoptéridine, cette dernière sera liée de manière covalente avec les groupes terminaux du dendrimère qui sont des groupements amino et sa libération va se faire par hydrolyse chimique ou par l’intermédiaire d’enzymes telles que les hydrolass. Après cette synthèse, la connaissance du principe de fonctionnalisation nous permet de proposer une méthode de fonctionnalisation des dendrimères PAMAM par la 2,4-diaminoptéridin