PAMAM-NH2作为一种树状大分子，具有高度支化的结构、准确的分子尺寸、丰富的表面氨基官能团以及良好的生物相容性等独特优势。这些特性使其在众多领域展现出应用潜力。然而，随着研究的深入和应用需求的多样化，原始的PAMAM-NH2在某些性能上难以满足特定要求。因此，对PAMAM-NH2进行定制化改性成为拓展其应用范围、提升其性能的关键途径。

PAMAM-NH2的基本结构与特性

（一）树枝状结构与尺寸调节

PAMAM-NH2是一种具有高度支化结构的树枝状大分子，其结构呈球形，内部由重复的树枝状单元组成，表面富含大量的胺基官能团。这种结构赋予了PAMAM-NH2良好的化学反应活性和可调节的尺寸特性。通过控制其代数（即合成过程中的聚合程度），可以调节PAMAM-NH2的尺寸，从而影响其在复合材料中的分散性、载药能力以及与其他生物分子的相互作用方式。例如，较低代数的PAMAM-NH2具有较小的尺寸，更适合在细胞内传递小分子药物；而较高代数的PAMAM-NH2则因其较大的尺寸和更多的表面官能团，能够负载更多的药物分子或生物活性物质，适用于构建具有较高药物缓释能力的复合材料。

（二）表面胺基官能团的特性

PAMAM-NH2表面的胺基官能团是其最重要的化学特性之一。这些胺基官能团具有丰富的化学反应活性，能够与多种物质发生共价结合或静电相互作用。例如，通过与药物分子的共价键合，PAMAM-NH2可以实现药物的靶向传递和缓释；通过与生物活性分子的结合，可以赋予材料特定的生物功能，如细胞黏附、增殖和分化等。此外，胺基官能团还可以通过静电相互作用吸附带负电荷的生物分子或纳米颗粒，从而实现多功能复合材料的构建。

定制化改性策略

（一）化学接枝改性

化学接枝是将特定的功能分子通过化学反应连接到PAMAM-NH2表面氨基上的方法。例如，通过酰胺化反应，可以将含有羧基的药物分子、多肽或蛋白质接枝到PAMAM-NH2上，实现药物的负载和靶向递送。将荧光染料接枝到PAMAM-NH2表面，可制备出具有荧光标记功能的材料，用于生物成像和检测。此外，还可以接枝具有催化活性的金属纳米粒子或有机催化剂，赋予PAMAM-NH2催化性能，用于有机合成反应。

引入靶向配体：为了实现药物的靶向传递，可以在PAMAM-NH2表面引入特定的靶向配体，如抗体、肽段或小分子配体。这些靶向配体能够特异性地识别并结合到病变细胞表面的受体，从而提高药物在病变部位的富集量。

引入生物活性分子：通过在PAMAM-NH2表面引入生物活性分子，如生长因子、细胞因子或酶等，可以赋予材料特定的生物功能。例如，在组织工程中，通过在PAMAM-NH2表面修饰骨形态发生蛋白-2（BMP-2），可以促进骨细胞的黏附、增殖和分化，加速骨组织的再生和修复。

引入荧光标记物：为了实现对PAMAM-NH2的实时跟踪和成像，可以在其表面引入荧光标记物。这些荧光标记物不仅能够提供材料的定位信息，还可以用于监测药物的释放过程和细胞内的代谢行为。例如，通过在PAMAM-NH2表面修饰荧光素，可以在细胞实验中实时观察材料的摄取和分布情况。

（二）物理包覆改性

物理包覆是利用物理作用将其他物质包裹在PAMAM-NH2内部或表面。例如，将疏水性药物通过物理包覆的方式负载到PAMAM-NH2的疏水空腔中，提高药物的溶解性和稳定性。同时，PAMAM-NH2还可以作为纳米载体，包覆磁性纳米粒子，制备出具有磁响应性的复合材料，用于磁共振成像和靶向药物递送。物理包覆改性具有操作简单、条件温和等优点，但包覆的稳定性相对较差，需要进一步优化。

纳米复合材料：通过将PAMAM-NH2与其他纳米材料（如金纳米颗粒、量子点、碳纳米管等）复合，可以构建具有多功能的纳米复合材料。这些纳米复合材料不仅继承了PAMAM-NH2的优良特性，还能够利用纳米材料的独特性能，如光学性质、电学性质和磁学性质，实现多种功能的集成。

多孔复合材料：通过制备多孔复合材料，可以提高PAMAM-NH2的比表面积和药物负载能力。例如，在制备组织工程支架材料时，通过冷冻干燥技术将PAMAM-NH2与生物相容性良好的聚合物复合，形成具有多孔结构的支架材料。这种多孔结构不仅有利于细胞的渗透和组织的再生，还能够提高药物的负载量和缓释效果。

（三）表面电荷调控改性

PAMAM-NH2表面带有正电荷，通过化学修饰可以改变其表面电荷性质。例如，将羧基、磺酸基等负电荷基团引入到PAMAM-NH2表面，使其表面电荷由正变负。表面电荷的调控可以影响PAMAM-NH2与细胞、蛋白质等生物分子的相互作用，从而改变其在生物体内的分布和行为。此外，电荷调控还可以用于制备具有特定电学性能的材料，如电容器、传感器等。

（四）交联改性

交联改性是通过化学键将多个PAMAM-NH2分子连接起来，形成三维网络结构。交联后的PAMAM-NH2具有更高的机械强度和稳定性，可用于制备水凝胶、薄膜等材料。例如，通过戊二醛等交联剂将PAMAM-NH2交联，制备出的水凝胶具有良好的生物相容性和药物缓释性能，可用于组织工程和药物递送领域。

定制化改性面临的挑战

（一）改性过程的可控性

在定制化改性过程中，如何准确控制反应条件，实现改性程度和改性位点的可控是关键问题。反应条件的不当可能导致改性不均匀、副反应增多等问题，影响改性后PAMAM-NH2的性能。

（二）改性后材料的稳定性

改性后的PAMAM-NH2在体内或环境中的稳定性是需要关注的重要问题。例如，在生物体内，改性材料可能会受到酶的降解、免疫系统的攻击等，导致其性能下降。在环境中，改性材料可能会受到温度、pH值等因素的影响，发生结构变化或性能改变。

（三）性能评价标准的完善

目前，对于改性后PAMAM-NH2的性能评价标准尚不完善，缺乏统一的评价体系。不同研究团队可能采用不同的评价方法和指标，导致结果难以比较和重复。