Synthesis and characterization of polyfluorinated Janus dendrimers : interactions with biomimetic lipid bilayers by QCM-D

Modern medicine consumes innumerable resources to fight against the growing presence of multi-drug resistant bacteria (MDR), specifically bacteria which rapidly adapted to biocides, drugs, or detergents. MDR bacteria are a massive menace especially for vulnerable individuals, a step further in bacterial evolution, and simultaneously a tremendous effort for human medicine to sustain. Our group recently reported the synthesis and characterization of new polyfluorinated amphiphilic Janus dendrimers up to third generation. The 2nd generation one has been selected for further chemical modification to synthetize a new polyfluorinated Janus dendrimers bearing four primary ammonium groups (PA) suitable for binding nucleic acids, FDG2N. Since polycationic dendrimers have recently emerged as new antibacterial agents, we decided to investigate the potentiality of FDG2N as antibacterial agent. Considering the tendency of antibacterial agents to destroy bacterial membranes, the first part is focused on the study of interactions occurring between FDG2N and mimicked bacterial and eukaryotic membranes, obtained by Supported Lipidic Bilayer (SBL) deposition, through Quartz Crystal Microbalance (QCM-D). Quaternary ammonium (QA) compounds are extensively reported as strong antibacterial agents; thus, the second part of this work will illustrate the synthetic strategies adopted to obtain new polyfluorinated Janus dendrimers exhibiting QA on the polar surface, suitable for a comparison with PA terminating ones.

La medicina moderna consuma innumerevoli risorse per combattere la crescente diffusione di batteri immuni a specifiche famiglie di antibiotici, i cosiddetti superbatteri. Essi mutano velocemente adattandosi a biocidi, antibiotici e detergenti costituendo una minaccia per la popolazione più fragile. Il nostro gruppo ha recentemente sintetizzato una nuova famiglia di dendrimeri di tipo Janus, anfifilici e polifluorurati fino alla terza generazione. Inoltre, quello di seconda generazione era stato ulteriormente modificato per esibire ammoni primari terminali, FDG2N, per applicazioni di gene delivery. Dal momento che i dendrimeri policationici son sempre più apprezzati come agenti antibatterici, si è voluto investigare le potenzialità di FDG2N come agente antibatterico. Questo progetto si è proposto di sintetizzare, caratterizzare e studiare il self-assembly del dendrimero anfifilico polifluorurato FDG2N. Inoltre, si è voluto investigare le possibili interazioni attraverso QCM-D con un doppio strato fosfolipidico che mimasse la struttura di membrana sia batterica che eucariote. Inoltre, l’ambizione maggiore era quella di modificare ulteriormente il dendrimero anfifilico da cui deriva FDG2N per sintetizzare il corrispettivo dendrimero FDGNQA che esibisca nella parte polare ammoni quaternari terminali, noti per la loro potente attività antibatterica, ottimale anche come confronto rispetto all’alter ego con PA. Verranno illustrate le strategie di sintesi che son state tentate e le criticità e limitazioni sorte durante il processo.