树枝状高分子（Dendrimer）与金纳米颗粒的复合体系因其三维结构、良好的生物相容性及可调控的光电性能，在生物医学、催化、传感等领域展现出潜力。

一、合成策略

1.1 树枝状高分子的模板作用

树枝状高分子（如PAMAM、PPI等）凭借其高度支化的三维结构，为金纳米颗粒的合成提供了理想的纳米反应池。以PAMAM为例，其内部空腔可通过静电相互作用或配位键捕获金属离子（如Au³⁺），随后通过化学还原法（如肼还原）或光化学还原法将金属离子转化为纳米颗粒。

1.2 一步合成法

一步合成法因其操作简便备受关注。该方法通过将树枝状高分子、金盐（如HAuCl₄）及还原剂（如抗坏血酸）混合，在室温下直接生成复合体系。例如，将壳聚糖叠氮化修饰后与含炔基PAMAM通过点击反应合成CS-PAMAM，再以其为稳定剂和还原剂，一步合成粒径均一（7-15 nm）的金纳米颗粒。该方法无需额外添加表面活性剂，产物稳定性高，且表面富含胺基官能团，便于后续功能化修饰。

1.3 种子介导生长法

对于需要特定形貌（如枝状、核壳结构）的复合体系，种子介导生长法更具优势。该方法首先利用树枝状高分子合成金纳米种子，随后通过控制还原剂浓度、反应温度等参数，诱导金原子在种子表面各向异性生长，形成枝状结构。例如，以G4代PAMAM为模板合成金纳米种子，再通过紫外光照射诱导枝状生长，最终获得枝长200-500 nm、枝宽10-20 nm的复合体系。该结构因其局域表面等离子体共振（LSPR）特性，在表面增强拉曼散射（SERS）检测中表现出超高灵敏度。

二、功能化设计

2.1 生物相容性优化

树枝状高分子的生物相容性是其应用于生物医学领域的基础。通过表面修饰（如聚乙二醇化、叶酸修饰）可进一步降低复合体系的细胞有害性。例如，将聚乙二醇（PEG）接枝到PAMAM表面，可减少其与血清蛋白的非特异性结合，延长血环时间。此外，叶酸修饰的PAMAM-Au复合体系可特异性识别特定细胞表面的叶酸受体，实现靶向递送。

2.2 多功能化集成

通过共价连接或物理吸附，可将药物、荧光探针、磁性纳米颗粒等功能分子集成到复合体系中，构建多功能平台。例如，将阿霉素（DOX）通过腙键连接到PAMAM-Au表面，同时修饰荧光染料Cy5.5，实现药物递送的同步进行。

2.3 刺激响应性设计

引入pH、温度、光等刺激响应性基团，可使复合体系在特定条件下释放药物或改变形貌。例如，将pH敏感的聚甲基丙烯酸（PMAA）接枝到PAMAM-Au表面，在酸性环境（pH 5.0）下，PMAA链段发生质子化，导致复合体系解离并释放药物。该设计提高了药物的靶向释放效率。

三、定制化应用

3.1 生物医学领域

生物成像与检测：CdTe量子点与PAMAM复合后，其荧光强度提升3倍，且稳定性增强。该复合体系可用于细胞内pH、金属离子（如Fe³⁺）的实时检测。此外，PAMAM-Au复合体系还可作为SERS基底，实现单分子水平的检测。

3.2 催化领域

树枝状高分子的空腔结构可为催化反应提供微环境，提高反应选择性。例如，PAMAM-Au复合体系在4-硝基苯酚还原反应中表现出良好的催化活性，且可重复使用10次以上而活性不降。此外，通过引入磁性纳米颗粒（如Fe₃O₄），可实现催化体系的磁分离回收，降低生产成本。

3.3 环境治理领域

PAMAM-Au复合体系可通过配位作用或静电吸附去除水体中的重金属离子。研究显示，G5代PAMAM-Au对Cu²⁺的吸附容量高，远高于传统吸附剂。