ICG-PDDA聚二烯丙基二甲基氯化铵，酰胺化反应连接

ICG 与 PDDA 的化学反应及链接机制

ICG 与 PDDA 的结合不依赖复杂的主链化学反应，主要通过物理非共价结合实现，少数情况下可通过化学共价结合增强稳定性，两种方式的核心机制如下：

1. 主要结合方式：物理非共价结合（静电 + 疏水作用）

这是最常用的结合方式，无需对二者进行化学修饰，仅依靠分子间作用力即可实现稳定结合，操作简便且灵活。

其核心机制包括两点：一是静电引力——PDDA 侧链的季铵盐基团带正电（-N⁺(CH₃)₂），ICG 分子中的羧基（-COOH）、磺酸基（-SO₃H）在水溶液中会解离为带负电的离子（-COO⁻、-SO₃⁻），正负电荷相互吸引，形成稳定的 “离子对”，这是二者结合的主要驱动力；二是疏水相互作用——ICG 分子中的吲哚环属于疏水结构，PDDA 主链的碳 - 碳骨架也具有一定疏水性，在水溶液中，这些疏水基团会自发聚集，减少与水的接触面积，进一步增强二者的结合稳定性，避免轻易解离。

结合过程非常简单：只需将 ICG 水溶液与 PDDA 水溶液按一定比例（通常根据电荷平衡调整，如 ICG 负电荷与 PDDA 正电荷摩尔比 1:1~1:2）混合，室温下搅拌 5-10 分钟，即可通过静电和疏水作用形成 ICG-PDDA 复合物，无需额外添加催化剂或控制温度。

2. 辅助结合方式：化学共价结合（酰胺化反应）

该方式需对二者进行预先修饰，通过形成共价键实现不可逆结合，适用于对稳定性要求极高的场景（如长期活体成像、耐冲刷涂层标记）。

其核心反应过程包括两步：第一步是 PDDA 的 “活性化”—— 通过化学改性在 PDDA 的侧链或末端引入氨基（-NH₂）（如利用聚合引发剂残留的氨基，或通过氨解反应接枝氨基）；第二步是 ICG 的 “活性化”—— 将 ICG 与 N - 羟基琥珀酰亚胺（NHS）反应，生成 ICG-NHS 酯（使 ICG 分子带上能与氨基反应的活性酯基团）；第三步是酰胺化反应 —— 将活性化的 PDDA（带氨基）与 ICG-NHS 酯在中性或弱碱性缓冲液（如 pH 7.2-8.0 的 PBS）中混合，ICG-NHS 酯中的酯键断裂，NHS 基团作为离去基团脱离，ICG 的羧基与 PDDA 的氨基形成酰胺键（-CONH-），最终将 ICG 分子共价连接到 PDDA 的高分子链上。

这种结合方式的特点是：结合稳定不可逆，复合物在高盐溶液、宽 pH 范围下都不易解离；但操作相对复杂，需进行两次活性化修饰，且需控制反应条件以避免 ICG 荧光淬灭。

三、ICG-PDDA 复合物的整体化学属性

作为复合产物，ICG-PDDA 的化学属性是二者功能的协同整合，核心特点包括：一是保留 ICG 的近红外荧光特性，可通过近红外成像仪、荧光显微镜等设备直接追踪复合物的位置和浓度，实现 “可视化”；二是保留 PDDA 的强阳离子性，仍能与带负电的物质结合，且结合后可通过荧光信号验证结合效果；三是溶解性与稳定性可控 —— 若采用水溶性 ICG，复合物可稳定溶于水；共价结合的复合物稳定性远高于非共价结合，可耐受更严苛的环境（如高盐、反复冲洗）。