Dendrimers have emerged as versatile platforms in nanomedicine due to their well-defined architecture, monodispersity, and multivalent nature. However, conventional designs confine functional groups to the periphery, limiting their chemical and therapeutic diversity. This thesis presents heterofunctional polyester dendrimers (HFDs) based on a novel bromide-functional AB₂C monomer as a multifunctional platform, combining molecular precision with clinical potential. The synthetic route follows divergent anhydride-mediated esterification, yielding monodisperse dendrimers (polydispersity ≤1.03) with internal bromide or azide groups and external hydroxyl functionalities. The biodegradable polyester scaffold undergoes controlled degradation over 30–96 h, balancing stability with biocompatibility. Orthogonal post-functionalization (azide-alkyne click chemistry and thiol-bromo coupling) enables selective incorporation of diverse payloads. Ammonium groups or apolar drugs like diclofenac can be embedded internally, while cationic groups or PEG chains are introduced onto the surface via esterification.

Systematic biological evaluation across antibacterial, gene delivery, and anticancer applications reveals a unifying principle: the therapeutic efficacy is governed by spatial distribution of functionalities rather than dendrimer generation. In antibacterial applications, dual-charge dendrimers display potent activity (MIC: 10–21 μM) against Gram-positive and Gram-negative pathogens with enhanced E. coli sensitivity, maintaining >85% mammalian cell viability (3–100-fold improvement over homofunctional counterparts). For gene therapy, the same cationic architecture achieves 93% RNase protection and 62% gene silencing in glioblastoma cells with minimal cytotoxicity. In anticancer applications, covalent diclofenac conjugation with PEGylation induces selective ROS-mediated cytotoxicity at 16–32-fold lower concentrations than free diclofenac, preserving >95% normal cell viability.

This work demonstrates that therapeutic performance can be decoupled from generation number through rational architectural design. The HFD platform defines transferable design principles for next-generation nanomedicine, uniting polymer versatility with molecular precision.

Dendrimerer har inom nanomedicin utvecklats till mångsidiga plattformar tack vare deras väldefinierade struktur, monodispersitet och multivalenta karaktär. I konventionella dendrimerer är dock de funktionella grupperna begränsade till periferi­strukturen, vilket inskränker deras kemiska och terapeutiska mångfald. Denna avhandling presenterar heterofunktionella polyesterdendrimer (HFD) baserade på en ny bromid-funktionell AB₂C-monomer som en multifunktionell plattform som kombinerar molekylär precision med klinisk potential. Den syntetiska strategin följer divergent anhydrid-medierad esterifiering, vilket ger monodispersa dendrimerer (polydispersitet ≤1,03) med interna bromid- eller azidgrupper och externa hydroxylgrupper. Det biologiskt nedbrytbara polyesterskelettet genomgår kontrollerad nedbrytning under 30–96 timmar, vilket ger en balans mellan stabilitet och biokompatibilitet. Ortogonal post-funktionalisering (azid-alkyn-klickkemi och tiol-brom-koppling) möjliggör selektiv inkorporering av olika nyttolaster. Ammoniumgrupper eller apolära läkemedel som diklofenak kan inbäddas internt, medan kationiska grupper eller PEG-kedjor introduceras på ytan via esterifiering.

Systematiska biologiska utvärderingar inom antibakteriella tillämpningar, genterapi och cancerbehandling uppvisar en gemensam princip: den terapeutiska effektiviteten styrs av den rumsliga fördelningen av funktionella grupper snarare än dendrimergeneration. Inom antibakteriella tillämpningar uppvisar dendrimerer med dubbel laddning potent aktivitet (MIC: 10–21 μM) mot både grampositiva och gramnegativa patogener med förhöjd E. coli-känslighet, samtidigt som >85 % av däggdjurscellers viabilitet bevaras (3–100 gånger bättre än homofunktionella motsvarigheter). Inom genterapi ger samma katjoniska arkitektur 93 % RNas-skydd och 62 % gen­ned­tystning i gliobasalomceller med minimal cytotoxicitet. Inom cancerbehandling leder kovalent diklofenak-konjugering i kombination med PEGylering till selektiv ROS-medierad cytotoxicitet vid 16–32 gånger lägre koncentrationer än fri diklofenak, vilket bevarar >95 % av normalcellernas viabilitet.

Detta arbete visar att terapeutisk prestanda kan frikopplas från dendrimer-generation genom rationell arkitektonisk design. HFD-plattformen definierar överförbara designprinciper för nästa generations nanomedicin, vilket förenar polymerers flexibilitet med molekylär precision.