胶原蛋白作为天然生物高分子，因其良好的生物相容性、可降解性和细胞黏附性，在组织工程、药物递送和再生医学领域具有应用。然而，纯胶原蛋白材料存在力学性能不足、降解速率不可控以及缺乏环境响应性等缺陷，限制了其在复杂生理环境中的应用。聚酰胺-胺（PAMAM）树枝状大分子因其高度支化、表面官能团丰富且可功能化的特性，成为构建智能胶原复合材料的关键改性剂。通过将PAMAM与胶原蛋白结合，可设计出兼具力学增强、刺激响应性和药物控释功能的复合材料。

智能响应型PAMAM/胶原复合材料的设计原理

1. PAMAM的结构特性与功能化潜力

PAMAM分子具有三维球形结构，其代数（G0-G10）每增加一代，表面氨基数量翻倍（如G1含4个氨基，G5含128个氨基），同时分子内部空腔体积增大。

这种结构赋予PAMAM以下优势：

表面反应活性：氨基可与胶原蛋白的羧基通过共价键（如酰胺键）或离子键结合，形成稳定的界面；

内部空腔负载：可物理包裹疏水性药物分子（如阿霉素、紫杉醇）；

功能化修饰：通过化学接枝引入刺激响应性基团（如pH敏感的酰腙键、温度敏感的聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）、光敏感的偶氮苯基团），实现环境触发药物释放。

2. 胶原基质的智能响应机制

胶原蛋白分子链富含氨基、羧基和羟基，可通过氢键、静电相互作用或化学交联与PAMAM结合。在特定刺激下（如pH变化、温度升高、酶作用或光照射），胶原的三螺旋结构或PAMAM的构象发生变化，导致复合材料孔隙率、溶胀率或界面结合力改变，从而控制药物释放速率。

例如：

pH响应：tumor微环境（pH 6.5-7.2）与正常组织（pH 7.4）的差异可触发药物释放；

温度响应：近红外光（NIR）照射使PNIPAM修饰的PAMAM发生相变，驱动药物释放；

酶响应：胶原酶可降解胶原基质，释放内部负载的药物。

智能响应型PAMAM/胶原复合材料的制备方法

1. 化学交联法：构建稳定网络结构

通过化学交联剂（如戊二醛、碳二亚胺）将PAMAM的氨基与胶原蛋白的羧基连接，形成三维网络。例如：

pH响应型复合水凝胶：将G4 PAMAM（表面含64个氨基）与胶原溶液混合，加入1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺（EDC）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS），在pH 5.5条件下交联，制备出溶胀率随pH变化的复合水凝胶。

酶响应型微球：将PAMAM与胶原通过乳液交联法制备微球，表面修饰胶原酶敏感肽段。在胶原酶存在下，微球降解速率提高。

2. 物理共混法：保留生物活性

通过超声处理或溶剂挥发法将PAMAM与胶原物理混合，避免化学交联对生物活性的破坏。例如：

温度响应型薄膜：将PNIPAM修饰的G3 PAMAM与胶原共混，通过旋涂法制备薄膜。在25℃（低于PNIPAM的最低临界溶解温度，LCST）时，薄膜表面光滑；加热至37℃时，PNIPAM链收缩，表面形成孔隙（直径1-5 μm），药物释放速率提高。

光响应型纳米纤维：将偶氮苯修饰的G2 PAMAM与胶原通过静电纺丝制备纳米纤维。在365 nm紫外光照射下，偶氮苯基团发生顺反异构化，纤维直径收缩。

3. 层层自组装法：构建多尺度结构

利用PAMAM与胶原的静电相互作用，通过交替沉积制备多层膜。例如：

pH/温度双响应型多层膜：在带正电的PAMAM（G4）与带负电的胶原溶液中交替浸渍基材，形成10层膜。在pH 7.4和25℃时，膜厚度为2 μm；当pH降至6.0且温度升至37℃时，膜厚度增加至5 μm，药物释放量增加。

葡萄糖响应型水凝胶：在PAMAM表面修饰苯硼酸基团，与胶原中的顺式二醇结构形成动态共价键。