PAMAM 树枝状大分子是一类具有高度支化结构的聚合物,其表面富含大量的胺基官能团。这些胺基官能团不仅赋予了 PAMAM 良好的化学反应活性,还为其在生物医学领域的应用提供了丰富的功能化位点。通过末端氨基的修饰,可以实现 PAMAM 树枝状大分子在药物传递、生物成像等领域的应用。
基于 PAMAM-NH2 的纳米探针的细胞摄取机制
(一)细胞摄取途径
细胞摄取纳米探针的主要途径包括被动扩散、主动转运和内吞作用。被动扩散主要依赖于纳米探针的尺寸和表面电荷,较小的纳米探针更容易通过细胞膜的孔隙进入细胞。主动转运则依赖于细胞膜上的受体或转运蛋白,通过与特定的配体结合实现纳米探针的摄取。内吞作用是细胞摄取纳米探针的主要方式,包括吞噬作用和胞饮作用。吞噬作用主要针对较大的纳米颗粒,而胞饮作用则适用于较小的纳米探针。PAMAM-NH2 纳米探针的细胞摄取主要通过内吞作用实现,特别是胞饮作用。
(二)表面电荷与细胞摄取
PAMAM-NH2 纳米探针的表面电荷对其细胞摄取有影响。表面带正电荷的纳米探针更容易与细胞膜上的负电荷相互作用,从而促进细胞摄取。纳米探针的表面电荷差异主要归因于静电相互作用,正电荷的纳米探针能够与细胞膜上的负电荷形成稳定的静电吸附,从而促进细胞摄取。
(三)尺寸与细胞摄取
PAMAM-NH2 纳米探针的尺寸也对其细胞摄取有影响。较小的纳米探针更容易通过细胞膜的孔隙进入细胞,而较大的纳米探针则主要通过内吞作用被细胞摄取。尺寸的差异主要归因于细胞膜的孔隙大小和内吞作用的效率,较小的纳米探针能够更容易地通过细胞膜的孔隙进入细胞,而较大的纳米探针则需要通过内吞作用被细胞摄取,内吞作用的效率相对较低。
基于PAMAM-NH2的纳米探针的构建
(一)成像分子的连接
为了实现细胞成像,需要将成像分子连接到PAMAM-NH2上。常见的成像分子包括荧光染料、量子点、磁共振造影剂等。通过化学反应将荧光染料共价连接到PAMAM-NH2的氨基末端,形成荧光纳米探针。这种荧光纳米探针在特定波长的光激发下能够发出荧光信号,从而实现对细胞的成像。
(二)靶向分子的修饰
为了提高纳米探针的靶向性,可以在PAMAM-NH2上修饰靶向分子。靶向分子能够特异性地识别细胞表面的特定受体或抗原,将纳米探针引导至目标细胞。
(三)表面修饰与稳定性优化
为了提高纳米探针在体内的稳定性和生物分布性能,还需要对其进行表面修饰。通过聚乙二醇(PEG)修饰可以降低纳米探针的免疫原性,减少其在体内的非特异性吸附,从而提高成像效果。
基于 PAMAM-NH2 的纳米探针的成像性能
(一)荧光成像性能
荧光成像是一种常用的细胞成像技术,具有高灵敏度和高分辨率的优点。基于 PAMAM-NH2 的荧光纳米探针在细胞成像中展现出良好的性能。
(二)磁共振成像性能
磁共振成像(MRI)是一种无创的成像技术,具有高分辨率和深部组织成像的优点。基于 PAMAM-NH2 的磁性纳米探针在 MRI 中展现出良好的性能。
(三)多模态成像性能
多模态成像是一种结合多种成像技术的成像方法,具有高灵敏度和高分辨率的优点。基于 PAMAM-NH2 的纳米探针可以通过同时引入多种成像分子,实现多模态成像。