摘要
手術縫線可以縫合傷口，促進傷口愈合，為了獲得更好的力學性能，多采用復雜和高成本的編織工藝。然而，在某些情況下，如疼痛和感染，它們?nèi)匀徊荒芾硐氲仄鹱饔?。疼痛幾乎是所有損傷、感染和疾病中最常見的癥狀。為此，文章設計了一種多功能絲素蛋白纖維復合縫線。其中絲素蛋白纖維是從蠶繭中提取的超長且細的纖維，通過改變縫線的pH值吸附具有抗感染作用的萬古霉素，然后涂上甲基丙烯酸明膠作為鞘，裝入止痛藥布洛芬（SMG-VC-IB），縫線可以承受近18 N的張力。通過PET-CT對腦區(qū)客觀代謝數(shù)據(jù)進行研究，發(fā)現(xiàn)該止痛藥對所建立的大鼠股四頭肌切口疼痛模型有效，證實了縫線的止痛藥布洛芬有助于度過術后驗證期，進入舒適的恢復期。本研究提出了一種用于疼痛管理和感染控制的多功能復合縫線的制備方法。
一、性狀表征
本研究通過從蠶絲中提取絲素蛋白纖維制備縫線，如圖1所示，先使用堿性溶液去除蠶絲的絲膠，獲得絲素蛋白纖維（SF），將SF甲基丙烯酸化(SF-MA)，然后與GelMA交聯(lián)形成SF-MA-GelMA縫線(SMG)。單鏈SMG的直徑約為15 μm。GelMA涂層使縫線更緊密地聚集，也為IB和VC提供支持和保護，從而使藥物隨著GelMA的降解而釋放。
圖1 復合縫線在不同階段的形態(tài)
二、物理性能
捻度對縫線的力學強度有一定的影響。本文選擇130 SMG，每厘米1~12轉(zhuǎn)（T/cm）處理后進行測試，圖2A顯示，捻度為2 T/cm具有較好的強度，斷裂強力可達17.15 N。圖2B顯示SMG和SMG-VC-IB均獲得了較高的斷裂強度。
圖2 捻度優(yōu)化與力學比較
圖3結(jié)果顯示，130SF和130SF-MA截面松散，說明內(nèi)部纖維是一根一根斷裂。130MG和130MG-VC-IB緊密結(jié)合，區(qū)域內(nèi)所有纖維均勻分擔斷裂力，使斷裂截面整齊均勻，斷裂強力更大。5-0蠶絲編織線，內(nèi)部纖維應力相似，斷裂截面整齊均勻，但縫線輪廓內(nèi)部是松散的。
圖3 拉伸試驗后樣品斷裂截面圖
三、體外和體內(nèi)生物相容性
細胞毒性試驗結(jié)果顯示，隨著時間的推移，成纖維細胞的數(shù)量急劇增加，SMG、SMG-VC-IB和對照組之間沒有差異。CCKS試驗也顯示，SMG和SMG-VC-IB組保持良好的細胞活力，揭示SMG和SMG-VC-IB對細胞均無毒性。
植入試驗顯示，SMG和SMG-VC-IB縫線均引起輕微的炎癥反應，3天后縫合線周圍可見少量巨噬細胞，14、28天后炎癥反應逐漸減弱，隨著時間的推移，結(jié)締組織逐漸生長成縫線絲間孔，表明SMG和SMG-VC-IB具有良好的生物相容性。
圖4 體內(nèi)和體外細胞相容性分析
四、體外抗菌性能
圖5結(jié)果顯示，5-0 Mersilk縫線和SMG縫線在金黃色葡萄球菌和肺炎鏈球菌培養(yǎng)板上均未顯示出明顯的抑制圈，SMG-VC-IB對這些細菌板有明顯的抑制作用。隨著濃度的降低，抑制效果越來越小。
圖5 體外抗菌性能試驗圖
五、疼痛感評估
結(jié)果顯示，SMG-VC-IB組創(chuàng)面較空白組和SMG組更早進入增值和重塑階段。SMG-VC-IB可減輕炎癥反應，進而減輕疼痛，促進創(chuàng)面愈合。通過測量大鼠的站立時間，結(jié)果表明站立時間越短，疼痛越嚴重。因此，SMG-VC-IB減輕了疼痛。
圖6 左股四頭肌切口術后大鼠的運動能力數(shù)據(jù)分析圖
結(jié)論
文章設計了用于疼痛減輕和抗感染的多功能絲素蛋白復合縫線?？p線力學性能優(yōu)于同規(guī)格的Mersilk縫線。VC具有明顯的抗感染作用，IB具有局部鎮(zhèn)痛作用。縫線無細胞毒性，具有良好的生物相容性。絲素蛋白在縫線的應用，也揭示了絲素蛋白具有廣闊的應用場景，且具有良好的性能及較低的成本。
通訊作者簡介
呂國忠，江南大學醫(yī)學院，江南大學附屬醫(yī)院燒傷整形科主任，燒傷研究所所長，研究方向為各種危急重癥燒傷、復雜難愈性創(chuàng)面治療、皮膚組織工程。近五年承擔國家自然基金項目、973合作項目、省重大專項等省市級以上科研項目10余項，榮獲全國五一勞動獎章、全國“先進工作者”、江蘇省“有突出貢獻中青年專家”、“江蘇省優(yōu)秀科技工作者”等多項殊榮。
文章信息
Xiaoxiao Li, Ying Luo, Fengbo Yang, Guoping Chu, Lingqiao Li, Ling Diao, Xiaoli Jia, Chunjing Yu, Xiaozhuo Wu, Wen Zhong, Malcolm Xing, Guozhong Lyu, In situ-formed micro silk fibroin composite sutures for pain management and anti-infection, Composites Part B: Engineering,2023.
原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2023.110729
（esilk.net聲明：本網(wǎng)登載此文旨在傳遞更多行業(yè)資訊，文章內(nèi)容僅供參考。）
官方微博
官方微信
