人工蜘蛛丝会发光，具有生物兼容性——手术缝合线增添新“技能”

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手术缝合线是外科手术中必不可少的生物医学材料。受到蜘蛛丝机械性能和水母荧光特性启发，南开大学教授刘遵峰、副教授王蔚与中国药科大学副教授周湘组成联合研发团队，日前开发出一种新型荧光人工蜘蛛丝，可有效解决传统手术缝合线可视化难度较大、机械性能和生物兼容性等方面的不足。研究论文近日发表于国际期刊《先进材料》。

近年来，手术缝合线的种类日益丰富，市场规模保持增长。研发人员在材料、功能、智能化等方面积极探索，助力实现更加精准、安全、个性化的外科手术方案。

传统缝合线存在局限

手术缝合线是历史悠久的医疗器械，在缝合受损组织和器官、辅助术后伤口愈合方面发挥关键作用。许多材料都曾被用于制作手术缝合线，比如金、银、钢、丝绸、亚麻、动物毛发、羊肠等。

随着手术技术不断发展，面对复杂多样的伤口情况，缝合线逐渐发展出更加丰富的种类。周湘介绍，目前缝合线主要分为可吸收和不可吸收两大类，临床常见的可吸收缝合线材料包括胶原蛋白、聚乳酸、聚乙醇酸和聚乙丙交酯，不可吸收缝合线材料包括天然纤维、人工纤维和金属等。

“在医疗领域，手术缝合线的性能会影响手术效果。而现有的手术缝合线在机械强度、生物相容性以及可视性等方面存在一定局限性。”刘遵峰举例说，比如普通商用的聚酯、尼龙等材质的缝合线如果不及时拆线，可能会导致丝线勒进切口、切割局部皮肤，带来疼痛和伤口感染。在对体毛浓密或肤色较深的部位进行手术时，这些材质的缝合线较难看清，有可能影响手术操作。

因此，对情况复杂的部位进行手术时，需要可视性高、可精准定位的手术缝合线。

荧光蜘蛛丝坚韧可视性好

为解决上述问题，研发团队受水母发光机制的启发，将一种亲水性强的发光单体和另一种含羟基的单体进行组合，通过两种单体的化学反应制备的发光纤维，具有良好的可纺性和机械性能。在紫外线照射60小时后，纤维的发光强度几乎没有衰减。

受蜘蛛丝结构和优异机械性能的启发，研发团队通过引入化学交联剂、金属离子和捻曲结构等，使发光纤维强度达到1017MPa，韧性为270MJ m-3，冲击阻尼为90%，基本达到了与天然蜘蛛丝相当的力学性能。

“用作手术缝合线时，这种新型荧光人工蜘蛛丝的荧光特性能够帮助医生检测缝合线的完整性，有利于实施安全高效的外科手术。它还可以将需要植入体内的医用材料和设备固定在指定治疗部位，方便医生确认这些植入物的位置，以确保治疗效果。”王蔚介绍。

经过小鼠实验后发现，在良好的机械性能与耐水能力基础上，荧光蜘蛛丝缝合线还具有优异的生物兼容性，能够减少不良反应，具有良好的应用潜力。

材料功能多元发展

近年来，材料科学、工程技术和生物医学等多学科持续发展，促进更加实用的手术缝合线产生。刘遵峰介绍，许多新型手术缝合线在材料选择、纤维形态、结构构造、应用功能等方面都取得了巨大进步。

目前已有一些新型手术缝合线应用于临床手术中。比如，福建吉特瑞生物有限公司自主研发的首款可吸收胶原蛋白缝合线获得了国家药品监督管理局批准的三类医疗器械产品注册证，该产品适用于体表低张力区域的手术缝合，具有纯天然生物性、组织相容性好、强度高、吸收快等特点。

健适医用外科器械（无锡）有限公司研发的三氯生涂层抗菌缝合线，被广泛应用于各类软组织的缝合，手术后的抗菌缝合线周围会形成抑菌区，能显著降低手术部位感染概率。目前该缝合线已获得国家药品监督管理局批准上市。另外，该公司研发生产的鱼骨型倒刺线在今年3月也正式获批。鱼骨型倒刺线具有更强的组织抓持力，可有效避免切口因张力过高而发生开裂。

此外，许多科研团队也正在积极探索缝合线新材料。例如，来自中国科学技术大学的团队基于“藕断丝连”的自然现象，研制出一种能用于手术缝合线的细菌纤维素水凝胶纤维，该纤维具有强拉伸性、高含水量、低刺激性和低摩擦阻力等特点，用作缝合线时可以从伤口周围的组织变形中吸收能量，有效保护伤口。

刘遵峰认为，未来缝合线研发应聚焦降低多丝缝合线对伤口周围组织造成的继发性损伤，要着力研制新的涂层配方，减少多丝缝合线表面摩擦和细菌定植，丰富其医疗和生物功能。此外，还需加快先进倒刺缝合线的研究和临床转化，解决传统缝合线的打结难题，进一步提升其缝合性能。

智能化也是手术缝合线的重要研究方向之一，体现出手术缝合线功能化发展的新趋势。比如，有团队研发出将导电聚合物与小型电子传感器相结合的手术缝合线，可用于监测手术部位的状态，改善患者预后情况。

刘遵峰说，近年来，智能手术缝合线展现出自我收紧、实时监测等功能，极大提升了术后护理水平。下一步要加速智能手术缝合线向临床应用转化，为患者带来更加安全、便捷与高效的手术缝合体验。