新型可控降解外科缝合线的研制

王佃亮，王瑞玲

第二炮兵总医院 a.药学部；b.消化科；北京 100088

外科缝合线是外科手术中最基本、最重要的材料之一，主要用于各种组织缝扎止血、残腔闭锁及组织对合。外科缝合线主要分为非吸收缝合线和可吸收缝合线两大类[1-3]。与非吸收缝合线相比，可吸收缝合线的主要优点是：①无抗原性（只在吸收时产生轻微的组织反应）；②无致热性；③伤口愈合完整；④无须拆线，减轻了病人痛苦，减少了诱发感染的机会。因而，可吸收缝合线是外科缝合线发展的趋势。从制作原料来分，临床应用的可吸收缝合线主要有天然材料、化学合成材料，以及天然材料与化学合成材料的复合物。其中，天然材料制造的外科缝合线符合绿色环保的消费理念和回归自然的社会潮流，更多地受到国家政策的支持[4-8]。

在天然材料外科缝合线中，胶原类缝合线、甲壳质类缝合线、壳聚糖类缝合线等较具有市场前景，但尚未在临床上大规模应用。其主要缺陷在于：胶原缝合线在体内降解快、吸收早，不利于伤口愈合和减轻疤痕形成；现有甲壳质、壳聚糖缝合线虽具有一定的抗菌能力，但降解快，尤其是脱乙酰度较低的壳聚糖分子受酶的降解作用更为显著，因而张力强度不够高，特别是打结强度差，导致缝合线的降解速度与伤口愈合速度不相匹配适应。产生以上缺陷的主要原因在于，这些天然材料本身的机械强度就不高，当通过手术缝合植入体内后，在体液浸泡和酶的作用下会发生降解，使缝合线的机械强度降低，功能减弱或过早丧失。

已有胶原或壳聚糖类可吸收外科缝合线的缺陷可概括为：①降解吸收速率与伤口愈合速率不同步。现有胶原或壳聚糖类可吸收外科缝合线的最大难题是降解吸收速率与伤口愈合速率难以同步，致使缝合线的作用打了折扣。若降解吸收速率大大快于伤口愈合速率，则会使缝合线作用减弱；若降解吸收速率大大慢于伤口愈合速率，则会造成伤口愈合后缝合线仍残留在人体内，会诱发组织炎症反应和疼痛。②张力强度及打结强度相对不足。由于材料本身的原因，胶原或壳聚糖类缝合线的张力强度及打结强度相对不高。③壳聚糖类外科缝合线的抗菌能力相对较差[9-11]。为了克服以上缺陷，需要研制新型的可控降解外科缝合线。

1 材料与方法

1.1 材料

新鲜猪皮或猪腱（北京物美超市）；壳聚糖（北京化学试剂公司）；羧甲基壳聚糖（山东莱州海力生物制品公司）；戊二醛、胰酶、胶原酶（Sigma公司）。

1.2 设计方法

新型可控降解外科缝合线最外层为羧甲基壳聚糖层，中间是胶原层，最里层为壳聚糖纤维芯。由里到外的各层厚度比例为 2∶x∶（3-x），其中 1＜x＜3。x值的大小与缝合线降解速率有关：x值越大，缝合线降解速率越快，适于缝合的伤口愈合期越短；反之，x值越小，缝合线降解速率越慢，适于缝合的伤口愈合期越长。

1.3 制作方法

该缝合线的制造方法包括以下步骤：①制备壳聚糖纤维芯和胶原；②壳聚糖纤维外面包一层胶原；③在壳聚糖纤维的胶原包衣外面包一层羧甲基壳聚糖；④将第③步制备的缝合线进行自动无芯磨床加工抛光后，与不同型号的缝合针连接，制成外科缝合线成品。其中②和③分别采用了交联剂连接壳聚糖纤维芯与中间的胶原层，中间的胶原层与最外面的羧甲基壳聚糖层的交联剂是0.25%戊二醛。

图1 可控降解外科缝合线的剖面结构图

图2 可控降解外科缝合线各层厚度定义

壳聚糖纤维芯的制造方法：将壳聚糖（相对分子质量＞1.0×106，脱乙酰度为90%以上）溶解于5%～6%的稀乙酸溶液中，添加2%～3%尿素、0.3%乙酸锌作为助剂，制备成含2%～6%壳聚糖的纺丝原液，将过滤、真空脱气后的纺丝原液，经直径为0.2～3 mm的喷丝头喷入3%～8%的NaOH溶液中使其凝固，再经2～5倍拉伸、洗涤，在张力状态下于70℃干燥1 h，最终获得具有足够机械强度的壳聚糖纤维。

胶原的制造方法1：取新鲜哺乳动物的腱，去除筋膜、脂肪，冷冻切片，用0.5%胰酶于37℃消化36 h，将消化的腱片用0.5 mol/L的醋酸溶胀，混匀，加饱和NaCl沉析胶原，透析沉析液，提纯胶原。

胶原的制造方法2：取新鲜哺乳动物的皮，洗涤、去毛、脱脂，剪成1～3 cm的小块，加适量胃蛋白酶和醋酸溶液，4℃放置3～5 d，间歇搅拌，提取液过滤后，加NaCl至终浓度为10%，1500 r/min离心分离得胶原沉淀，将其用0.5 mol/L的醋酸溶解，用pH7.5的Tris-HCl缓冲液和蒸馏水交替透析，直至检测不出Cl-为止，得纯化胶原溶液。

在壳聚糖纤维外面包一层胶原的方法：在室温条件下配制饱和胶原溶液，放入壳聚糖纤维浸泡3 min，晾干，用浓度0.25%的戊二醛交联，蒸馏水洗涤，梯度乙醇、丙酮脱水，干燥后，可通过重复浸泡晾干步骤增加胶原层厚度。

在壳聚糖纤维胶原包衣的外面包裹一层羧甲基壳聚糖的方法：在加热条件下配制饱和羧甲基壳聚糖溶液，冷却至室温后，放入胶原包衣的壳聚糖纤维浸泡3 min，晾干，用浓度为0.25%的戊二醛交联，蒸馏水洗涤，梯度乙醇、丙酮脱水，干燥后，可通过反复浸泡晾干增加羧甲基壳聚糖厚度。

2 结果

图3 新型可控降解手术缝合线样品

图4 新型可控降解手术缝合线剖面

制备的新型可控降解手术缝合线如图3、4所示。新型可控降解外科缝合线的主要特点是：①降解速度可控。该缝合线以壳聚糖纤维为芯，通过特殊的化学反应，在壳聚糖纤维表面交联上一层胶原层，再在胶原层外面交联上一层羧甲基壳聚糖层，羧甲基壳聚糖层、胶原层和壳聚糖芯在人体内不同酶作用下降解，由于这3种成分空间位置不同，酶的先后作用顺序也不同，羧甲基壳聚糖和壳聚糖降解慢，胶原降解快，通过控制三者的质量比达到控制降解速度的目的，使缝合线的降解速率与伤口愈合速率一致。②张力强度高、柔韧性好、打结方便。现有甲壳质、壳聚糖缝合线的张力强度相对不足，通过包衣技术的化学交联作用会使缝合线的张力强度大大提高，使缝合线更容易操作，同时克服了纯胶原缝合线吸收期短和湿打结强度低的缺点。③改善了生物相容性及抗感染性。该缝合线通过增加胶原层，提高了壳聚糖纤维的生物相容性，位于缝合线最外层的羧甲基壳聚糖较壳聚糖具有更好的抗菌消炎效果，减少了伤口感染的机会。④伤口愈合快、无明显疤痕。壳聚糖和胶原都有促进伤口愈合、减小疤痕的作用，愈合后创面与正常组织相似，无明显疤痕。⑤良好的生物相容性。

动物实验表明，本研究的可控降解外科手术缝合线具有良好的生物相容性（包括组织相容性、血液相容性和免疫性），无过敏、刺激、溶血和炎症反应，无其他不良反应[12]。

3 讨论

新型可控降解外科缝合线可用于临床缝合各种类型的伤口。由于不同型号的可控降解外科缝合线在植入体内后的降解速率不同，可根据伤口愈合时间来选择缝合线型号，这样避免了以下缺陷：①伤口已愈合很久，但缝合线还没有降解掉，会诱发炎症反应和疼痛；②伤口还没有愈合，但缝合线已降解得失去强度，会造成伤口开裂，导致二次缝合。

新型可控降解外科缝合线最外层是羧甲基壳聚糖。在所有壳聚糖衍生物中，羧甲基壳聚糖具有较好的抗真菌、抗病毒、抗细菌效果，而且在抗菌性方面要优于壳聚糖[13-16]。我们以前的研究也表明[12]，新型可控降解外科缝合线具有较好的抗菌消炎效果，减少了伤口感染的机会，可使本该二期缝合的伤口进行一期缝合，尤其适于野战环境下的手术缝合。这种可控降解缝合线可军民两用，扩大了市场容量，且操作简便，性价比高，在当今种类繁多的可吸收缝合线市场中具有一定的竞争优势。

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