多模态成像技术是指结合两种或多种成像模式（如磁共振成像 [MRI]、正电子发射断层扫描 [PET]、光学成像等）以提供更全面、更准确的生物医学信息。PAMAM（聚酰胺-胺）树枝状大分子因其结构和功能特性，成为定制多模态成像探针的材料。通过对其表面进行功能化修饰，可以将多种成像信号源集成到单个纳米平台上，实现多模态成像。

PAMAM 树枝状大分子的特性

（一）结构特性

PAMAM 树枝状大分子具有高度对称的树枝状结构，从核心向外逐层扩展，形成多个代数（generations）。每一层都包含大量的末端官能团，如氨基等。这种结构赋予了它巨大的比表面积和丰富的活性位点，能够与多种分子发生相互作用。

（二）功能特性

多功能性：PAMAM 树枝状大分子的末端官能团可以与药物、基因、生物分子等进行共轭或负载，实现多功能化应用。

高载荷能力：由于其高度分支的结构和大量的活性位点，PAMAM 树枝状大分子能够负载大量的成像信号源，提高成像的灵敏度。

生物相容性：通过表面修饰，PAMAM 树枝状大分子可以提高其生物相容性，减少免疫反应。

PAMAM 树枝状大分子的多模态成像探针定制

（一）成像信号源的集成

磁性纳米粒子（如 Fe₃O₄）：通过化学方法将磁性纳米粒子与 PAMAM 树枝状大分子结合，可以实现磁共振成像（MRI）功能。Fe₃O₄ 纳米粒子具有良好的磁性，可以增强 MRI 信号。

荧光分子（如 FITC、Cy5）：通过共轭反应将荧光分子与 PAMAM 树枝状大分子的末端氨基结合，可以实现光学成像功能。荧光分子在特定波长下发出荧光，可用于实时监测生物体内过程。

放射性同位素（如¹⁸F）：通过化学方法将放射性同位素与 PAMAM 树枝状大分子结合，可以实现正电子发射断层扫描（PET）功能。¹⁸F 等放射性同位素在体内衰变时发出正电子，可用于高灵敏度的 PET 成像。

超声造影剂（如微泡）：通过物理吸附或化学键合将超声造影剂与 PAMAM 树枝状大分子结合，可以实现超声成像功能。微泡在超声场中振动，增强超声信号。

（二）表面修饰

PEG 化：通过将聚乙二醇（PEG）接枝到 PAMAM 树枝状大分子表面，可以提高其生物相容性和稳定性，延长其在生物体内的循环时间。

靶向配体修饰：通过将靶向配体（如叶酸、抗体等）与 PAMAM 树枝状大分子结合，可以实现对特定细胞或组织的靶向成像，提高成像的特异性。

生物分子修饰：通过将生物分子（如蛋白质、核酸等）与 PAMAM 树枝状大分子结合，可以赋予其特定的生物活性，用于生物医学研究。

多模态成像探针的应用

（一）药物递送监测

PAMAM 树枝状大分子可以负载药物分子，并通过多模态成像技术实时监测药物在体内的分布和释放过程。例如，通过荧光成像可以观察药物的实时位置，通过 MRI 可以评估药物在组织中的分布情况。这种多模态成像探针可以为药物递送系统的优化提供重要依据。

（二）生物医学研究

PAMAM 树枝状大分子的多模态成像探针可以用于生物医学研究中的多种应用，如细胞标记、基因表达监测、细胞间相互作用研究等。通过集成多种成像信号源，可以同时获取多种生物学信息，为深入研究生物过程提供有力工具。

多模态成像探针的制备方法

（一）化学合成

共轭反应：通过化学反应将成像信号源与 PAMAM 树枝状大分子的末端氨基结合。例如，通过 NHS 酯化反应将荧光分子与 PAMAM 结合。

接枝反应：通过化学方法将聚合物（如 PEG）接枝到 PAMAM 树枝状大分子表面，提高其生物相容性。

物理吸附：通过物理吸附将超声造影剂等与 PAMAM 树枝状大分子结合，形成多模态成像探针。

（二）纳米复合材料制备

磁性纳米粒子的结合：通过化学沉淀法或共沉淀法将磁性纳米粒子与 PAMAM 树枝状大分子结合，形成磁性纳米复合材料。

放射性同位素的标记：通过放射性化学方法将放射性同位素与 PAMAM 树枝状大分子结合，形成 PET 成像探针。

PAMAM 树枝状大分子的多模态成像探针定制为生物医学成像领域提供了新的思路和方法。通过集成多种成像信号源和表面修饰，可以实现对生物体内多种过程的实时监测。