聚酰胺-胺（PAMAM）树状大分子因其结构和丰富的末端氨基（-NH2）而备受关注。末端氨基的存在为PAMAM提供了高度的化学反应活性，使其可以通过多种化学修饰引入功能性基团。近年来，生物正交化学修饰作为一种化学策略，被应用于生物医学研究中，尤其是在活体成像领域。通过生物正交化学修饰，PAMAM-NH2可以被赋予特定的成像能力，从而实现对生物体内生理过程的实时监测和可视化。

PAMAM-NH2的结构特点

PAMAM-NH2是一种末端带有氨基功能团的聚酰胺-胺树状大分子。其具有高度支化的结构，分子内具有多个层级和密集的分支，表面带有大量的氨基官能团。这些氨基官能团不仅赋予了PAMAM-NH2良好的反应活性，使其能够与其他分子进行多种化学反应，还为其生物正交化学修饰提供了可能。

生物正交化学修饰的原理

生物正交化学修饰是指在生物体内进行的化学反应，这些反应不会干扰生物体的正常生理过程，也不会被生物体内的生化反应所干扰。这种修饰策略的核心在于引入特定的化学基团，这些基团可以在生物体内与特定的成像探针发生反应，从而实现成像。常见的生物正交化学修饰方法包括：

点击化学（Click Chemistry）：通过快速、特异性的化学反应，将生物正交基团（如炔基、叠氮基）引入PAMAM-NH2中。点击化学反应通常在温和的条件下进行，不会对生物体系造成损伤。

荧光标记：通过化学反应将荧光探针（如荧光素、罗丹明等）共价连接到PAMAM-NH2的末端氨基上。荧光标记的PAMAM-NH2可以在活体成像中提供高灵敏度的光学信号。

生物素-链霉亲和素系统（Biotin-Streptavidin System）：通过在PAMAM-NH2上引入生物素，利用链霉亲和素（Streptavidin）与生物素的高亲和力，实现对生物体内靶点的特异性标记和成像。

基于PAMAM-NH2生物正交修饰的活体成像技术

荧光标记与成像

将荧光探针通过生物正交化学修饰连接到PAMAM-NH2上，形成具有荧光标记功能的复合物。例如，利用点击化学将荧光素异硫氰酸酯（FITC）接枝到PAMAM-NH2上，得到PAMAM-NH2-FITC复合物。这种复合物既保留了PAMAM-NH2的高负载能力和良好的细胞摄取能力，又引入了FITC的荧光标记功能。在活体成像中，将标记后的PAMAM-NH2-FITC注射到实验动物体内，通过特定的激发光照射，复合物会发出绿色荧光，从而实现对目标组织或细胞的成像。这种方法具有灵敏度高、空间分辨率好等优点。

多模态成像

为了克服单一成像方式的局限性，可以将PAMAM-NH2的生物正交化学修饰与多种成像技术相结合，实现多模态成像。例如，将放射性同位素标记的分子通过生物正交反应连接到PAMAM-NH2上，同时结合荧光标记，形成同时具有核医学成像和光学成像功能的复合物。在活体成像中，利用核医学成像技术（如PET或SPECT）可以检测放射性同位素的分布，从而提供关于目标组织或细胞的代谢活性信息；而利用光学成像技术则可以实时观察目标组织或细胞的形态和位置变化。这种多模态成像方法能够提供更全面、准确的生物信息。

PAMAM-NH2的生物正交化学修饰为活体成像提供了一种强大的工具，通过引入特定的化学基团，可以实现对生物体内生理过程的实时监测和可视化。随着生物正交化学技术的不断发展和应用，PAMAM-NH2有望在生物医学研究和临床应用中发挥更大的作用。