덴드리머
덴드리머의 특성

덴드리머는 다음과 같은 기본 특징을 갖는다.
분자량을 예측하여 합성할 수 있다.
중심 단위를 반영한 3차원적이며 명확한 공간 형태를 가진다.
구성 단위, 표면 작용기에 따라 성질이 변한다. 특히 용해성은 표면 작용기에 따라 크게 좌우된다.
같은 분자량의 선형 고분자와 비교하여 점도가 낮다.
중심에서 표면 방향으로 갈수록 가지의 밀도는 점점 커지므로 사슬의 자유도는 표면 근처일수록 낮아진다.
수지상 돌기가 있는 분자는 구조적 완벽함이 특징이다. 덴드리머와 덴드론은 단분산이고 일반적으로 매우 대칭적이며 구 모양의 화합물이다. 덴드리머의 범주는 덴드리머와 덴드론을 포함하며 더 넓게는 덴드론화된 고분자(dendronized polymer), 초곁사슬 고분자(hyperbranched polymer)와 고분자 브러시(polymer brush)를 포함한다.
덴드리머의 성질은 분자 표면의 작용기에 의해 특징이 된다. 하지만 내부의 작용성을 가지는 덴드리머도 존재한다. 작용선 분자의 수지상 캡슐화는 활성 부위의 분리를 허용한다.(바이오 소재의 활성 부위를 모방한 구조이다.) 덴드리머가 갖고 있는 내부 공간을 이용하여 특정 물질을 운반할 수 있는데, 이러한 특징을 이용하여 생체 및 촉매 기능을 갖는 덴드리머들이 만들어지고 있고, 약물 전달 기능과 광기능성을 갖는 덴드리머도 연구되고 있다. 또한 이것은 덴드리머를 대부분의 고분자와 달리 외벽의 전하 또는 다른 친수성기를 통해 수용성을 띠게 만든다. 다른 조정 가능한 덴드리머의 특징은 독성, 결정성, 구조-덴드리머 형성과 카이랄성이다.
덴드리머는 또한 세대에 의해 분류되는데 이는 합성 중에 수행되는 반복되는 가지 주기의 수를 의미한다. 예를 들어, 만약 덴드리머가 발산형 합성법에 따라 코어에 3번에 걸쳐 가지 반응을 수행했다면 그 결과를 3세대 덴드리머로 간주한다. 성공적인 세대 결과는 각각의 세대를 걸치면 이전 세대의 대략 2배의 분자무게를 가진다. 높은 세대의 덴드리머는 표면에 작용기가 많이 노출되어있는데 이것은 나중에 응용부분에서 원하는 대로 만들 때 사용된다.
단분산
덴드리머는 선형 고분자와는 달리 분자 구조가 잘 정의된 수지상 고분자의 한 종류이다. 단분산성은 연구자들이 잘 정의되고 재현 가능하며 확장 가능한 크기를 위한 도구로 작업할 수 있는 가능성을 제공한다. 이러한 단분산성은 질량 분석법, 크기 배제 크로마토 그래피(SEC), 겔 전기 영동법 투과전자 현미경법(TEM)에 의해 널리 확인되었다.
나노-크기와 모형
크기와 모양이 균일하고 잘 정의된 덴드리머는 세포막을 가로지르는 능력뿐만 아니라 신체로부터 조기 배출의 위험을 줄이기 때문에 생물의학 응용에서 두드러진 관심을 보인다. 덴드리머의 크기는 직경이 수 나노미터에서 수십 나노미터로 다수의 생물학적 구조와 크기가 유사하며 수지상 구조에 대한 높은 수준의 제어는 이상적인 운반자의 역할을 하게한다. 덴드리머 응집체에 대한 X-선 분석으로 최소한의 반발로 분자구조를 확산시키기 위해 하위 세대에서 상위 세대로 갈수록 형태가 점점 구형화 됨을 보였다. (이러한 높은 세대의 구형 덴드리머는 약물 분자를 포함할 수 있다.)
생체 적합성
독성과 상관없이 덴드리머는 세포 내 약물 전달 매개체로서 생물학적 장벽을 넘고, 임상효과를 발휘하는데 필요한 시간 동안 체내 순환을 하고, 특정 구조를 목표로 하는 능력 때문에 '스마트' 운반체로 여겨져 왔다. 덴드리머의 독성은 주로 그 주변에 존재하는 말단 그룹에 기인한다.(음전하를 띤 세포막과 양전하를 띤 덴드리머 표면 사이의 상호작용) 일반적으로 아민 말단 PAMAM 및 PPI 덴드리머는 농도 의존적 동성 및 용혈을 보이는 반면 중성 또는 음이온 말단 덴드리머는 상대적으로 적은 독성 및 용혈을 보였다.  양이온 PAMAM 덴드리머의 경구 독성은 각 세대에 따라 증가하지만, PPI 덴드리머는 이러한 독성 패턴을 따르지 않는다. 하지만 양이온 덴드리머의 독성은 음전하 또는 중성기를 가진 주변부의 부분적 또는 완전한 변형을 통해 극복할 수 있다. 변형은 양이온 말단 그룹의 마스킹(masking)으로 당화, PEG화가 있다.
주변전하
덴드리머의 말단기는 양전하, 음전하, 중성 전하를 가질 수 있다. PPI, PAMAM 등과 같은 양이온 덴드리머는 음전하를 띤 DNA와 복합체를 형성할 수 있기 때문에 덴드리머를 유전자 운반체로 적용하는데 중요한 역할을 할 수 있다. 또한 음전하를 띤 세포막과 양전하를 띤 덴드리머 표면 사이의 상호작용으로 세포 내 약물 전달을 위한 덴드리머의 적용 가능성을 유도하고 세포독성, 용혈 등을 포함한 독성으로도 이어진다. 덴드리머는 단단한 접합부의 개방을 통한 측세포와 내포작용에 의해 매개되는 세포간 경로의 두 가지 방법으로 운반되는 것으로 밝혀졌다.
덴드리머-막 상호작용
음전하를 띤 세포막과 양전하를 띤 높은세대의 덴드리머의 상호작용은 나노수준의 구멍 형성과 세포 용해를 일으킨다. (여기서의 세포막은 살아있는 세포막뿐만 아니라 생물학적 막을 포함한다.) 세대별 상호작용의 열량 분석 결과로 덴드리머의 존재는 주 전이 엔탈피와 상 전이 온도 값에 상당한 변화를 기여하는 것으로 변화율은 농도 의존인 것으로 밝혀졌고 지질-덴드리머 복합체의 유동성은 덴드리머/지질 몰비에 비례한다. 여기서 낮은 세대의 양이온 덴드리머는 온전함에 영향을 주지 않고 생물학적 막과 정전기적으로 상호작용하지만, 높은 밀도의 양이온 전하를 가진 높은 세대의 덴드리머는 막과 상호작용하여 나노홀의 형성을 유도하고 독성에 세포사망을 이끈다.
말단기와 독성
덴드리머는 다양한 세포 및 세포 구성 요소와 비특이적으로 상호작용하여 독성을 나타낼 수 있다. PAMAM, PPI와 같은 양이온 덴드리머는 투약용량에 의존적인 방식으로 독성을 보였지만 설폰화, 카르복실화, 포스포네이트와 같은 음전하를 띠는 덴드리머나 폴리(산화 에틸렌), 아세틸, 카르복실, 만노스, 갈락토스 말단기와 같은 중성 덴드리머는 양에 비해 독성이 적게 나타났다.
약물 동역학
고분자의 약물 동역학은 주로 해부학적, 생리학적 특성, 고분자의 물리화학적 특성 그리고 고분자의 생물학적 성분과의 상호작용에 의존하는데 특정 조직-고분자 흡수에서 중요한 역할을 하는 요인은 모세관 투과성, 장기 혈류 및 고분자의 특성이다. 덴드리머의 경우 비경구 투여가 주로 활용되어 장과 피부를 포함한 다양한 상피 장벽을 넘어 덴드리머가 흡수될 수 있다는 가능성을 보인다. 덴드리머는 건강한 방관자 세포에 대한 독성 영향을 방지하기 위해 표적 조직에 약물을 전달하는 방법으로 개발되고있다. 덴드리머의 약물 동역학 활용에서 초기에는 빠른 배설이 관찰되었지만 양이온성 덴드리머의 향상된 세포흡수를 활용하여 발전하고 있다.