聚酰胺-胺（PAMAM）树状大分子凭借其高度规整的三维结构、丰富的表面官能团及可调控的物理化学性质，成为纳米医学、材料科学及环境治理领域的研究热点。通过结构调控与性能优化，PAMAM纳米系统在药物递送、催化反应等方面展现出优势。

一、PAMAM的分子结构基础与调控策略

PAMAM以乙二胺为核心，通过Michael加成与酰胺化反应逐层扩展，形成高度支化的树枝状结构。其代数（如G4、G5）直接影响分子尺寸、表面氨基密度及生物相容性。例如，G5 PAMAM的尺寸为5.4 nm，表面氨基数量达128个，而G6 PAMAM的尺寸进一步增大至约6.7 nm。

结构调控的关键方向：

PAMAM纳米系统的合成方法主要包括逐步合成法和“一代-一锅法”。

逐步合成法：通过逐代添加分支单元来构建PAMAM纳米系统，这种方法可以控制每一代的结构，但合成步骤繁琐，产率较低。

“一代-一锅法”：通过在一步反应中合成特定代数的PAMAM纳米系统，这种方法操作简便，产率较高，但难以控制结构细节。

表面官能团修饰

通过乙酰化、胍基化或PEG化降低Poison 性，提升生物相容性。

末端基团修饰：通过化学反应将特定的基团（如羧基、羟基、巯基等）引入末端，可以调节纳米系统的表面电荷、亲疏水性和生物相容性。例如，将羧基引入末端可以提高纳米系统的水溶性和生物相容性。

功能分子接枝：通过化学键将药物分子、荧光探针、靶向配体等功能分子接枝到PAMAM纳米系统的表面，可以实现特定的功能。

靶向配体偶联

通过叶酸、RGD肽或抗体修饰，实现靶向递送。例如，叶酸偶联的PAMAM在特定细胞中的摄取效率提升。

智能响应设计：引入pH敏感键（如腙键）或酶响应基团，实现药物在tumor微环境中的准确释放。例如，pH敏感的PAMAM-DOX复合物在pH 5.0环境中的释放速率比中性环境快。

二、PAMAM纳米系统的结构特征

中心核

中心核是PAMAM纳米系统的起始点，常见的中心核包括氨（NH₃）、乙二胺（EDA）和丙三胺（TETA）等。中心核的选择直接影响纳米系统的尺寸和初始结构。例如，以氨为核的PAMAM纳米系统具有最小的尺寸，而以丙三胺为核的系统则具有更大的分支空间。

分支单元

分支单元是PAMAM纳米系统的核心结构，由重复的酰胺-胺单元组成。每一代的分支单元都会在上一代的基础上进一步扩展，增加分子的复杂性和尺寸。分支单元的数量和长度可以通过合成条件进行调控，从而影响纳米系统的物理化学性质。

末端基团

末端基团是PAMAM纳米系统与外界相互作用的关键部分，常见的末端基团包括氨基、羧基、羟基和巯基等。末端基团的化学性质决定了纳米系统的表面性质和功能，例如，氨基末端的PAMAM纳米系统具有较高的正电荷密度，适合与核酸或带负电荷的药物结合。

三、结构-性能关系

分子尺寸与性能

PAMAM纳米系统的分子尺寸直接影响其在生物体内的分布和代谢。较小的分子尺寸（如G0-G2）具有更好的组织穿透性；较大的分子尺寸（如G4-G6）则具有更高的药物包载量和稳定性，适合用于靶向递送。

表面电荷与性能

表面电荷影响PAMAM纳米系统的生物相容性和药物包载能力。正电荷的纳米系统具有较高的核酸和带负电荷药物的包载能力，但可能会引起免疫反应；负电荷的纳米系统具有较好的生物相容性，但药物包载能力相对较弱。通过表面修饰调节电荷平衡可以优化性能。

功能分子的引入与性能

功能分子的引入可以赋予PAMAM纳米系统特定的功能。例如，靶向配体的引入可以提高纳米系统的靶向性；荧光探针的引入可以实现成像功能；催化剂的引入可以实现污染物的降解。功能分子的种类和数量需要根据具体应用进行优化。

PAMAM纳米系统的结构调控与性能优化是实现其应用的关键。通过调控分子结构，可以实现对PAMAM纳米系统性能的优化，从而满足不同应用领域的需求。