PAMAM（聚酰胺-胺）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（NH2）。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。通过表面修饰，可以引入荧光染料、量子点、磁性纳米颗粒等成像分子，实现 PAMAM-NH2 树枝状大分子在生物成像中的应用。近年来，随着纳米技术、材料科学和生物医学的快速发展，PAMAM-NH2 树枝状大分子在生物成像中的应用逐渐成为热点，展现出应用前景。

PAMAM-NH2树枝状大分子的基本特性

（一）高度支化的结构

PAMAM-NH2具有类似树枝的多层结构，这种结构使其具有较大的比表面积和丰富的表面氨基。大量的氨基末端为后续的功能化修饰提供了充足的位置，使得PAMAM-NH2能够与多种成像分子、靶向分子等进行连接，从而实现多功能的纳米探针设计。

（二）正电荷特性

由于氨基的存在，PAMAM-NH2在生理pH条件下通常带有正电荷。这种正电荷特性有助于其与带负电荷的细胞膜、细胞内生物分子等发生相互作用，促进纳米探针进入细胞，提高成像效率。但同时，正电荷也可能导致细胞有害性，需要通过表面修饰来降低。

（三）良好的水溶性

PAMAM-NH2在水溶液中具有良好的溶解性，能够在生理环境下稳定存在，这为其在生物成像中的应用提供了基础。

表面修饰对生物成像效果的优化机制

（一）提高生物相容性

通过PEG等生物相容性材料的修饰，可以降低PAMAM-NH2的细胞Poison 性，减少其对细胞的损伤，从而提高其在生物体内的应用安全性。良好的生物相容性有助于纳米探针在体内的稳定存在和有效分布，提高成像效果。

（二）增强靶向性

靶向分子的修饰使PAMAM-NH2能够特异性地识别目标细胞，将成像分子准确地递送到病变部位。这样可以减少非特异性信号的干扰，提高成像的对比度和特异性，从而更清晰地观察到目标细胞或组织。

（三）改善成像性能

成像分子的连接方式和表面修饰可以影响成像信号的强度、稳定性和分辨率。例如，通过优化荧光染料的连接密度和分布，可以提高荧光纳米探针的荧光强度和稳定性；量子点的表面修饰可以改善其光学性质，提高成像的分辨率。

表面修饰的优化策略

（一）修饰程度的控制与优化

修饰程度是指 PAMAM-NH2 树枝状大分子表面末端氨基被修饰的比例。修饰程度的控制对于成像效果的优化至关重要。修饰程度过高可能导致 PAMAM 树枝状大分子的聚集，影响其分散性和生物相容性；修饰程度过低则可能影响成像效果。

（二）功能分子的协同作用

在某些应用中，单一的功能分子可能无法满足需求，需要引入多种功能分子实现协同作用。例如，在荧光成像和 MRI 成像的双重应用中，可以在 PAMAM-NH2 树枝状大分子的末端氨基上同时引入荧光染料和磁性纳米颗粒。通过优化功能分子的种类和比例，可以实现荧光成像和 MRI 成像的协同效果。

（三）表面电荷与尺寸的优化

PAMAM-NH2 树枝状大分子的表面电荷和尺寸对其生物成像效果有影响。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。实验结果表明，表面电荷为 +30 mV 的 PAMAM-NH2 纳米探针在细胞中的摄取效率高于表面电荷为 -10 mV 的纳米探针。此外，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。

PAMAM-NH2 树枝状大分子通过表面修饰，能够提升其在生物成像中的性能，实现良好的成像效果。通过荧光染料、量子点或磁性纳米颗粒的修饰，可以构建出具有高灵敏度和高分辨率的纳米探针。PAMAM-NH2 树枝状大分子在荧光成像、MRI 成像和多模态成像中展现出良好的性能，能够清晰地显示细胞的形态和结构。通过优化修饰程度、功能分子的协同作用以及表面电荷和尺寸，可以进一步提升 PAMAM-NH2 树枝状大分子的生物成像效果。