氧化石墨烯（GO）作为石墨烯的氧化衍生物，凭借其二维层状结构、丰富的表面含氧官能团（如羟基、羧基、环氧基）及良好的生物相容性，在药物递送、催化、传感器和复合材料等领域展现出前景。然而，GO的层间作用力较弱，易发生团聚，限制了其实际应用。聚酰胺-胺（PAMAM）树枝状大分子因其高度分支结构、表面氨基密度高及化学修饰灵活性，成为修饰GO的理想载体。PAMAM-GO复合体系通过共价键或非共价键结合，改善了GO的分散性、功能化程度及界面性能。

一、PAMAM-GO复合体系的形成机理

1.1 共价键结合机制

PAMAM与GO的共价键结合主要通过酰胺化反应实现。GO表面的羧基（-COOH）在活化剂（如1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐/N-羟基琥珀酸亚胺，EDC/NHS）作用下形成活性酯中间体，随后与PAMAM末端的氨基（-NH₂）发生亲核取代反应，生成稳定的酰胺键（-CONH-）。

1.2 非共价键结合机制

非共价键结合包括静电吸附、氢键和π-π堆积等作用，具有反应条件温和、保留GO结构完整性的优势。

静电吸附：在酸性条件下，GO表面带负电，而PAMAM因氨基质子化带正电，二者通过静电作用形成复合物。

氢键作用：GO的羟基与PAMAM的氨基或酰胺基团形成氢键，增强界面结合力。

π-π堆积：PAMAM的芳香环结构（如苯环）与GO的共轭π电子体系发生相互作用，适用于负载芳香族药物（如盐酸阿霉素）。

非共价键结合的复合体系在生物医学领域应用广，但需控制环境条件（如pH、离子强度）以维持稳定性。

二、影响PAMAM-GO复合体系形成的关键因素

2.1 PAMAM代数与表面官能团密度

PAMAM的代数（G0-G10）直接影响其表面氨基密度和分子尺寸。高代数PAMAM（如G5）表面氨基数量多，可负载更多GO或功能分子，但过度密集的官能团可能导致空间位阻效应，降低反应效率。

2.2 GO的氧化程度与表面形貌

GO的氧化程度决定了其表面含氧官能团的数量和类型，进而影响与PAMAM的结合能力。高度氧化的GO（如通过改进Hummers法制备）表面羧基含量高，更易与PAMAM形成共价键；而低氧化程度GO可能依赖非共价键结合。此外，GO的片层厚度和尺寸也影响复合性能。

2.3 反应条件优化

温度与时间：酰胺化反应需准确控制温度以避免副反应。

溶剂选择：极性溶剂（如DMF、甲醇）可促进GO与PAMAM的溶解和混合，而非极性溶剂（如三氯甲烷）适用于后续油溶性改性。

催化剂用量：三乙胺作为碱催化剂可中和反应生成的酸，促进酰胺键形成。其用量需根据GO/PAMAM比例优化，过量可能导致PAMAM降解。

三、PAMAM-GO复合体系的性能调控与应用

3.1 药物递送系统

PAMAM-GO复合体系通过π-π堆积、氢键或静电作用负载药物分子（如盐酸阿霉素），实现靶向释放和可控释放。

3.2 催化应用

PAMAM-GO复合体系可作为催化剂载体，通过调控PAMAM代数和GO氧化程度优化催化性能。

3.3 复合材料增强

PAMAM-GO复合体系可改善聚合物的机械性能和热稳定性。