聚酰胺-胺（PAMAM）作为第三代树枝状高分子材料，因其三维球形结构、表面密集的官能团及良好的化学修饰能力，在生物医学、环境治理和智能材料领域展现出潜力。其中，PAMAM交联自修复凝胶通过动态化学键或非共价相互作用实现自我修复，成为解决传统材料断裂失效问题的关键技术。

分子设计策略：动态键与拓扑结构的协同优化

1. 动态共价键的准确引入：可逆化学网络的构建

动态共价键因其可逆断裂与重组特性，成为构建自修复凝胶的核心机制。通过调控键能（10-100 kJ/mol）与反应动力学，可实现修复速度与机械强度的平衡。

二硫键（-S-S-）：其键能（约240 kJ/mol）适中，在氧化还原环境（如tumor微环境）中可发生可逆断裂。

亚胺键（-C=N-）：由醛基与氨基缩合形成，键能较低（约60 kJ/mol），适用于温和条件下的自修复。

硼酸酯键：其可逆性受pH调控，在碱性条件下稳定，酸性条件下水解。

2. 非共价相互作用的拓扑调控

非共价键通过物理作用形成可逆网络，赋予凝胶环境响应性与柔韧性，同时降低合成复杂度。

氢键网络：通过引入含氢键供体/受体的单体（如丙烯酰胺、尿嘧啶）构建多级氢键体系。

主客体相互作用：利用环糊精（CD）与金刚烷（Ad）的包合作用形成超分子交联。

疏水相互作用：在含氟或长链烷基的PAMAM衍生物中，疏水链段通过自组装形成物理交联点。

3. 纳米复合增强策略

纳米材料的引入可提升凝胶的机械性能与功能多样性，通过界面相互作用形成“有机-无机”杂化网络。

二维纳米片：蒙脱石（MMT）、MXene等纳米片通过氢键或静电作用与PAMAM链段结合，限制分子链滑动。

零维纳米粒子：二氧化硅（SiO₂）、金（Au）纳米粒子作为交联点，增强网络密度。

一维纳米纤维：纤维素纳米晶（CNC）或碳纳米管（CNT）通过取向排列形成各向异性结构。

性能提升路径：多尺度结构与功能集成

1. 机械性能的强化

凝胶的机械强度取决于交联点密度、分子链长度及缠结程度。高代数PAMAM（G5-G6）因表面官能团密集（G5代含128个氨基），可通过增加交联点数量提升强度。

代数效应：G3代PAMAM交联的凝胶模量约为10 kPa，而G6代可达500 kPa，但过度交联会导致脆性增加。

双网络设计：结合刚性与柔性网络，通过能量耗散机制提升韧性。

牺牲键策略：引入可断裂的弱键（如氢键、离子键）作为能量耗散单元。

2. 自修复效率的优化

自修复效率受动态键密度、分子链扩散速率及环境条件（温度、pH）影响。通过优化PAMAM代数与交联剂浓度，可实现修复速度与机械性能的平衡。

动态键密度：在PAMAM/HTCC凝胶中，戊二醛浓度增加，亚胺键密度提升，自修复效率提升，但机械强度下降。

分子链流动性：降低PAMAM分子量或引入柔性链段（如PEG）可增强链段运动能力。

环境响应性：通过pH或温度调控动态键稳定性。

3. 功能多样性的拓展

PAMAM凝胶的功能化可通过表面官能团修饰或复合其他材料实现，满足药物递送、组织工程及抗菌等多样化需求。

药物递送：PAMAM-COOH与聚乙二醇化脂质体结合，构建pH响应型纳米载体。在tumor微环境（pH 5.0）中，羧基质子化导致载体膨胀，释放阿霉素的速率是生理环境（pH 7.4）的5倍。

组织工程：GelMA（甲基丙烯酰化明胶）/PAMAM-MA（甲基丙烯酸酯修饰）水凝胶通过模拟细胞外基质（ECM）的力学与生化信号，促进骨和软骨缺损修复。

PAMAM交联自修复凝胶通过动态键设计、纳米复合增强与功能化修饰，在机械性能、自修复效率与功能多样性方面取得突破。