PAMAM G2-NH₂二代端氨基聚酰胺 - 胺树状大分子介绍

PAMAM G2-NH₂（二代端氨基聚酰胺 - 胺树状大分子）

全称：Poly (amidoamine) dendrimer, Generation 2, amine-terminated；乙二胺核，2.0 代 PAMAM，端基伯氨基

一、基础结构与理化参数

核心：乙二胺 Ethylenediamine（EDA）

理论分子量：3256Da

表面伯氨基数量：16 个 -NH₂（关键反应位点）；分子内部还有 14 个叔胺，酰胺键骨架（-CONH-）

- 分子直径：约 2.9 nm（2.4~2.9 nm），水溶液流体力学直径略大

- 结构特征：高度规整、逐级分支、近球形；单分散性（PDI≈1），区别于普通多分散线性高分子；内部存在空腔，可包埋小分子。

- 电荷：水溶液中阳离子。表面伯胺 pKa≈9.0，内部叔胺 pKa≈6.0；中性 pH 下部分氨基质子化带正电，可静电结合 DNA、RNA、负电药物、金属阴离子。

- 外观与溶解性：粘稠液体状；水溶性好，也可溶于甲醇。

二、合成路线（经典两步迭代法：Michael 加成 + 酰胺化）

PAMAM 由 Tomalia 发明，发散法合成（从核心向外逐层生长）：

1. 第一步：Michael 加成：乙二胺核心与丙烯酸甲酯（MA）加成，得到酯端基中间体；

2. 第二步：酰胺化反应：酯和过量乙二胺发生氨解，生成端伯胺；

   - G0：4 个 - NH₂

   - G1：8 个 - NH₂

   - G2：16 个 - NH₂（即 G2-NH₂） 

每一轮 “加成 + 氨解" 升高一代；G2 只需要 2 轮生长。低代数副反应少，产物单分散性好，纯化简单。

三、化学性质

1. 表面伯氨基（16 个）高反应活性

   - 和羧基、NHS 活性酯：酰胺键偶联（常用，接荧光染料、多肽、抗体、靶向分子）

   - 和醛基：席夫碱反应，可还原稳定化

   - 环氧、异氰酸酯、卤代烃均可发生修饰；可进一步将表面氨基改性为羟基、羧基、巯基、炔基等

2. 内部叔胺：pH 响应质子化，pH 敏感；

3. 酰胺键：骨架酰胺键稳定，强酸碱 / 高温下缓慢水解；

4. 络合能力：内部空腔 + 胺基可螯合 Au³⁺、Ag⁺、Cu²⁺等金属离子，作为纳米金属合成模板 / 稳定剂（制备金纳米颗粒等）

四、主流应用方向

1. 生物医用

1. 基因 / 核酸递送载体：阳离子氨基静电结合质粒 DNA、siRNA，压缩成纳米复合物；常做表面修饰（PEG、靶向肽）优化转染与降低毒性；

2. 药物增溶与递送：空腔包裹疏水药物（如红霉素），提高水溶性；

3. 造影剂构建：螯合 Gd³⁺制备 MRI 磁共振造影剂；

4. 抗菌 / 抗毒素：多价阳离子结构，抑制细菌孔毒素；

5. 生物标记：表面氨基偶联荧光染料（FITC、Cy 系列），用于细胞成像。

 2. 纳米材料化学

1. 金属纳米颗粒模板 / 稳定剂：G2-NH₂为模板合成 Au、Ag 纳米粒子，氨基锚定金属，防止团聚；可负载在纤维、基底上做催化材料；

2. 表面改性基底：修饰二氧化硅、量子点、膜材料，引入氨基反应位点；

3. 复合材料添加剂：高分子共混，改善阻尼、界面结合力。

 3. 分析化学

 固定相修饰、吸附材料、重金属离子吸附、传感器界面修饰。