手術(shù)縫合線是外科手術(shù)中必不可少的生物醫(yī)學(xué)材料。受到蜘蛛絲機(jī)械性能和水母熒光特性啟發(fā)，南開(kāi)大學(xué)教授劉遵峰、副教授王蔚與中國(guó)藥科大學(xué)副教授周湘組成聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)，日前開(kāi)發(fā)出一種新型熒光人工蜘蛛絲，可有效解決傳統(tǒng)手術(shù)縫合線可視化難度較大、機(jī)械性能和生物兼容性等方面的不足。研究論文近日發(fā)表于國(guó)際期刊《先進(jìn)材料》。
近年來(lái)，手術(shù)縫合線的種類(lèi)日益豐富，市場(chǎng)規(guī)模保持增長(zhǎng)。研發(fā)人員在材料、功能、智能化等方面積極探索，助力實(shí)現(xiàn)更加精、安全、個(gè)性化的外科手術(shù)方案。
傳統(tǒng)縫合線存在局限
手術(shù)縫合線是歷史悠久的醫(yī)療器械，在縫合受損組織和器官、輔助術(shù)后傷口愈合方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。許多材料都曾被用于制作手術(shù)縫合線，比如金、銀、鋼、絲綢、亞麻、動(dòng)物毛發(fā)、羊腸等。
隨著手術(shù)技術(shù)不斷發(fā)展，面對(duì)復(fù)雜多樣的傷口情況，縫合線逐漸發(fā)展出更加豐富的種類(lèi)。周湘介紹，目前縫合線主要分為可吸收和不可吸收兩大類(lèi)，臨床常見(jiàn)的可吸收縫合線材料包括膠原蛋白、聚乳酸、聚乙醇酸和聚乙丙交酯，不可吸收縫合線材料包括天然纖維、人工纖維和金屬等。
“在醫(yī)療領(lǐng)域，手術(shù)縫合線的性能會(huì)影響手術(shù)效果。而現(xiàn)有的手術(shù)縫合線在機(jī)械強(qiáng)度、生物相容性以及可視性等方面存在一定局限性?！眲⒆穹迮e例說(shuō)，比如普通商用的聚酯、尼龍等材質(zhì)的縫合線如果不及時(shí)拆線，可能會(huì)導(dǎo)致絲線勒進(jìn)切口、切割局部皮膚，帶來(lái)疼痛和傷口感染。在對(duì)體毛濃密或膚色較深的部位進(jìn)行手術(shù)時(shí)，這些材質(zhì)的縫合線較難看清，有可能影響手術(shù)操作。
因此，對(duì)情況復(fù)雜的部位進(jìn)行手術(shù)時(shí)，需要可視性高、可精定位的手術(shù)縫合線。
熒光蜘蛛絲堅(jiān)韌可視性好
為解決上述問(wèn)題，研發(fā)團(tuán)隊(duì)受水母發(fā)光機(jī)制的啟發(fā)，將一種親水性強(qiáng)的發(fā)光單體和另一種含羥基的單體進(jìn)行組合，通過(guò)兩種單體的化學(xué)反應(yīng)制備的發(fā)光纖維，具有良好的可紡性和機(jī)械性能。在紫外線照射60小時(shí)后，纖維的發(fā)光強(qiáng)度幾乎沒(méi)有衰減。
受蜘蛛絲結(jié)構(gòu)和優(yōu)異機(jī)械性能的啟發(fā)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過(guò)引入化學(xué)交聯(lián)劑、金屬離子和捻曲結(jié)構(gòu)等，使發(fā)光纖維強(qiáng)度達(dá)到1017MPa，韌性為270MJ m-3，沖擊阻尼為90%，基本達(dá)到了與天然蜘蛛絲相當(dāng)?shù)牧W(xué)性能。
“用作手術(shù)縫合線時(shí)，這種新型熒光人工蜘蛛絲的熒光特性能夠幫助醫(yī)生檢測(cè)縫合線的完整性，有利于實(shí)施安全高效的外科手術(shù)。它還可以將需要植入體內(nèi)的醫(yī)用材料和設(shè)備固定在指定治療部位，方便醫(yī)生確認(rèn)這些植入物的位置，以確保治療效果?！蓖跷到榻B。
經(jīng)過(guò)小鼠實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，在良好的機(jī)械性能與耐水能力基礎(chǔ)上，熒光蜘蛛絲縫合線還具有優(yōu)異的生物兼容性，能夠減少不良反應(yīng)，具有良好的應(yīng)用潛力。
材料功能多元發(fā)展
近年來(lái)，材料科學(xué)、工程技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)等多學(xué)科持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)更加實(shí)用的手術(shù)縫合線產(chǎn)生。劉遵峰介紹，許多新型手術(shù)縫合線在材料選擇、纖維形態(tài)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、應(yīng)用功能等方面都取得了巨大進(jìn)步。
目前已有一些新型手術(shù)縫合線應(yīng)用于臨床手術(shù)中。比如，福建吉特瑞生物有限公司自主研發(fā)的首可吸收膠原蛋白縫合線獲得了國(guó)家藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)的三類(lèi)醫(yī)療器械產(chǎn)品注冊(cè)證，該產(chǎn)品適用于體表低張力區(qū)域的手術(shù)縫合，具有生物性、組織相容性好、強(qiáng)度高、吸收快等特點(diǎn)。
健適醫(yī)用外科器械（無(wú)錫）有限公司研發(fā)的三氯生涂層抗菌縫合線，被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)軟組織的縫合，手術(shù)后的抗菌縫合線周?chē)鷷?huì)形成抑菌區(qū)，能降低手術(shù)部位感染概率。目前該縫合線已獲得國(guó)家藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)上市。另外，該公司研發(fā)生產(chǎn)的魚(yú)骨型倒刺線在今年3月也正式獲批。魚(yú)骨型倒刺線具有更強(qiáng)的組織抓持力，可有效避免切口因張力過(guò)高而發(fā)生開(kāi)裂。
此外，許多科研團(tuán)隊(duì)也正在積極探索縫合線新材料。例如，來(lái)自中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的團(tuán)隊(duì)基于“藕斷絲連”的自然現(xiàn)象，研制出一種能用于手術(shù)縫合線的細(xì)菌纖維素水凝膠纖維，該纖維具有強(qiáng)拉伸性、高含水量、低刺激性和低摩擦阻力等特點(diǎn)，用作縫合線時(shí)可以從傷口周?chē)慕M織變形中吸收能量，有效保護(hù)傷口。
劉遵峰認(rèn)為，未來(lái)縫合線研發(fā)應(yīng)聚焦降低多絲縫合線對(duì)傷口周?chē)M織造成的繼發(fā)性損傷，要著力研制新的涂層配方，減少多絲縫合線表面摩擦和細(xì)菌定植，豐富其醫(yī)療和生物功能。此外，還需加快先進(jìn)倒刺縫合線的研究和臨床轉(zhuǎn)化，解決傳統(tǒng)縫合線的打結(jié)難題，進(jìn)一步提升其縫合性能。
智能化也是手術(shù)縫合線的重要研究方向之一，體現(xiàn)出手術(shù)縫合線功能化發(fā)展的新趨勢(shì)。比如，有團(tuán)隊(duì)研發(fā)出將導(dǎo)電聚合物與小型電子傳感器相結(jié)合的手術(shù)縫合線，可用于監(jiān)測(cè)手術(shù)部位的狀態(tài)，改善患者預(yù)后情況。
劉遵峰說(shuō)，近年來(lái)，智能手術(shù)縫合線展現(xiàn)出自我收緊、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等功能，極大提升了術(shù)后護(hù)理水平。下一步要加速智能手術(shù)縫合線向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化，為患者帶來(lái)更加安全、便捷與高效的手術(shù)縫合體驗(yàn)。
