聚酰胺-胺（PAMAM）作为一种具有高度支化结构的树状大分子，因其化学性质和良好的生物相容性，在生物医学领域展现出应用潜力。胶原是人体内含量最丰富的蛋白质，具有良好的生物活性和生物降解性，是构建组织工程支架等生物材料的选择。将 PAMAM 与胶原复合，有望结合两者的优势，制备出性能更加良好的生物材料。然而，未经交联的 PAMAM-胶原复合材料往往存在机械性能不足、降解速率过快等问题，难以满足实际应用的需求。因此，采用合适的交联策略对复合材料进行改性，以调控其降解性能，成为当前研究的热点和关键。

普通 PAMAM-胶原复合材料的交联策略

1 化学交联策略

化学交联是通过化学试剂在 PAMAM 和胶原分子之间形成共价键，从而将两者牢固地结合在一起。常用的化学交联剂包括戊二醛、京尼平、碳二亚胺等。

戊二醛交联：戊二醛是一种双功能交联剂，其分子两端的醛基可以分别与 PAMAM 上的氨基和胶原分子中的赖氨酸、羟赖氨酸等残基的氨基发生反应，形成稳定的席夫碱结构。这种交联方式操作简单、反应迅速，能够提高复合材料的机械强度和热稳定性。

京尼平交联：京尼平是一种从栀子中提取的天然交联剂，具有低Poison 性和良好的生物相容性。它与 PAMAM 和胶原分子之间的反应机制较为复杂，主要通过形成环状结构和共价键来实现交联。京尼平交联后的复合材料不仅机械性能得到改善，而且能够更好地维持细胞的活性和功能，在组织工程和药物递送等领域具有应用前景。

碳二亚胺交联：碳二亚胺类交联剂如 1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）通常与 N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）联合使用。EDC 可以激活胶原分子中的羧基，使其与 PAMAM 上的氨基发生反应，形成酰胺键。这种交联方法能够在温和的条件下进行，减少了对材料结构和生物活性的破坏，同时提高了交联效率和复合材料的稳定性。

2 物理交联策略

物理交联是利用分子间的非共价键作用力，如氢键、范德华力、静电相互作用等，将 PAMAM 和胶原分子结合在一起。与化学交联相比，物理交联具有无化学试剂残留、可逆性强等优点。

氢键交联：PAMAM 分子中的氨基和胶原分子中的羰基、羟基等基团之间可以形成氢键。通过调节溶液的 pH 值、温度等条件，可以控制氢键的形成和断裂，从而实现对复合材料结构和性能的调控。例如，在适当的 pH 条件下，PAMAM 和胶原分子之间的氢键作用增强，复合材料的机械强度提高；而在酸性或碱性环境中，氢键可能会被破坏，导致复合材料的性能发生变化。

静电相互作用交联：PAMAM 分子表面带有大量的氨基，在生理 pH 条件下呈正电性，而胶原分子中的某些氨基酸残基如天冬氨酸、谷氨酸等呈负电性。因此，PAMAM 和胶原之间可以通过静电相互作用形成复合物。通过改变 PAMAM 的代数、溶液的离子强度等因素，可以调节静电相互作用的强度，进而影响复合材料的性能。例如，随着 PAMAM 代数的增加，其表面正电荷密度增大，与胶原之间的静电相互作用增强，复合材料的稳定性提高。

3 生物交联策略

生物交联是利用生物酶或生物分子来催化 PAMAM 和胶原分子之间的交联反应。这种交联方法具有高度的特异性和生物相容性，能够在生理条件下进行，减少了对材料的损伤和对细胞的不良影响。

转谷氨酰胺酶交联：转谷氨酰胺酶是一种能够催化蛋白质分子之间形成 ε-(γ-谷氨酰)-赖氨酸异肽键的酶。在 PAMAM-胶原复合材料中，转谷氨酰胺酶可以识别胶原分子中的谷氨酰胺残基和 PAMAM 或胶原分子中的赖氨酸残基，催化它们之间形成共价键，从而实现交联。转谷氨酰胺酶交联后的复合材料具有良好的生物活性和机械性能，能够促进细胞的黏附、增殖和分化，在组织修复和再生领域具有重要的应用价值。

酪氨酸酶交联：酪氨酸酶可以催化酪氨酸残基氧化生成邻苯二酚，邻苯二酚进一步氧化形成醌，醌可以与氨基发生反应形成共价键。胶原分子中含有一定量的酪氨酸残基，PAMAM 分子中的氨基可以与醌发生反应，从而实现交联。酪氨酸酶交联方法具有温和、特点，能够在保持材料生物活性的同时提高其稳定性和机械性能。

交联策略对普通 PAMAM-胶原复合材料降解性能的影响

1 化学交联对降解性能的影响

化学交联形成的共价键通常比较稳定，能够降低复合材料的降解速率。以戊二醛交联为例，戊二醛与 PAMAM 和胶原分子形成的席夫碱结构具有较高的化学稳定性，在水溶液和酶溶液中不易被水解。因此，戊二醛交联后的 PAMAM-胶原复合材料的降解时间明显延长，能够更好地满足长期植入组织工程支架等应用的需求。然而，过度的化学交联可能会导致复合材料的结构过于紧密，阻碍了酶和水分子的渗透，从而影响细胞的侵袭和组织的再生。

京尼平交联虽然也形成了共价键，但由于其交联机制较为复杂，形成的交联结构相对较为疏松，因此对复合材料降解性能的影响相对较小。京尼平交联后的复合材料在保持一定机械强度的同时，仍具有较好的降解性能，能够随着组织的生长和修复逐渐降解，为新组织的形成提供空间。

碳二亚胺交联形成的酰胺键相对较稳定，但其在生理环境中的降解速率仍比戊二醛交联形成的席夫碱结构快。碳二亚胺交联后的复合材料的降解性能可以通过调节 EDC 和 NHS 的用量、交联时间等参数来进行控制。适当的交联条件可以使复合材料在满足机械性能要求的同时，具有合适的降解速率，以适应不同的应用场景。

2 物理交联对降解性能的影响

物理交联形成的非共价键作用力相对较弱，在水溶液和酶溶液中容易受到环境因素的影响而发生断裂，因此物理交联的 PAMAM-胶原复合材料通常具有较快的降解速率。氢键交联的复合材料在温度升高或 pH 值改变时，氢键容易断裂，导致复合材料的结构松散，降解加速。例如，在体温条件下，氢键的作用减弱，复合材料的降解速率明显加快，这有利于材料在体内的快速吸收和代谢。

静电相互作用交联的复合材料的降解性能受离子强度的影响较大。在高离子强度环境中，静电相互作用被屏蔽，复合材料的稳定性下降，容易发生降解。因此，通过调节溶液的离子强度可以控制静电交联复合材料的降解速率。此外，静电交联的复合材料在体内可能会受到体内电解质的影响，其降解行为也会发生相应的变化。

3 生物交联对降解性能的影响

生物交联形成的共价键具有较高的特异性和生物相容性，其降解性能通常介于化学交联和物理交联之间。转谷氨酰胺酶交联形成的异肽键在生理环境中相对稳定，但可以被体内的蛋白酶逐渐降解。转谷氨酰胺酶交联后的 PAMAM-胶原复合材料的降解速率可以通过调节酶的用量、交联时间等因素来进行控制。这种可控的降解性能使得转谷氨酰胺酶交联的复合材料在组织工程和药物递送等领域具有优势。

酪氨酸酶交联形成的共价键也具有一定的稳定性，其降解过程同样受到酶的作用。酪氨酸酶交联后的复合材料的降解性能与交联程度密切相关，适度的交联可以使复合材料在体内保持一段时间的稳定性，然后逐渐降解，为组织的修复和再生提供支持。

不同的交联策略对普通 PAMAM-胶原复合材料的降解性能具有影响。化学交联能够提高复合材料的机械强度和稳定性，降低降解速率，但可能存在交联剂残留等问题；物理交联具有无化学试剂残留、可逆性强等优点，但交联作用力较弱，降解速率较快；生物交联具有高度的特异性和生物相容性，能够实现可控的降解性能，但交联效率和成本等方面仍需要进一步优化。