外科缝合线是手术中用于闭合受损组织和辅助伤口愈合的必要医疗器械。然而，目前广泛使用的合成缝合线大多由不可吸收或可吸收的聚合物制成，存在形态不合适、生物可降解性差和生物相容性不佳等问题，缺乏促进组织再生和加速伤口愈合的必要生物功能，导致愈合过程缓慢且效果不佳。此外，传统缝合线的微纤维结构与天然细胞外基质（ECM）的纳米级纤维尺寸存在显著差异，这进一步影响了其在细胞活性和愈合效果方面的表现。因此，开发具有适当结构和丰富生物功能的先进外科缝合线，以改善慢性伤口闭合和治疗效果，是当前医学材料领域亟待解决的问题。
青岛大学吴韶华联合复旦大学附属华山医院张立研究团队
开发了一种新型的电纺丝制备的聚(L-乳酸)（PLLA）纳米纤维外科缝合线的研究，这种缝合线通过添加丹参-葛根草药复合物（SRHC）来增强其生物活性，以加速慢性伤口愈合。
1.主要内容
图1 三种不同纳米纤维的形态和结构
所有缝合线均展现出无珠状、均匀且高度对齐的纳米纤维结构，纤维沿着缝合线的纵向排列。测量发现，PLLA、1%SRHC/PLLA和5%SRHC/PLLA缝合线的平均直径分别为307.9±1.7 µm、288.7±3.2 µm和287.8±4.0 µm，其内部纤维的平均直径分别为270.3±80.2 nm、265.3±42.5 nm和264.3±51.5 nm，均在100-400 nm范围内，与天然细胞外基质（ECM）的胶原纤维尺寸（50-500 nm）高度相似。此外，
SRHC的添加并未对PLLA缝合线的形态和结构产生明显影响，表明SRHC能够很好地融入PLLA纳米纤维中，而不改变其基本的物理结构。
图2 纳米纤维缝合线的力学性能
所有缝合线均展现出相似的应力-应变曲线，具有明显的线性弹性区域和屈服后的增强区域。在正常状态下，PLLA、1%SRHC/PLLA和5%SRHC/PLLA缝合线的抗拉强度分别为34.5±2.9 MPa、39.0±4.0 MPa和38.4±3.0 MPa，而初始模量分别为1260.9±150.8 MPa、1433.8±344.2 MPa和1547.3±365.5 MPa，
表明SRHC的添加对缝合线的强度和模量有一定程度的提升
。
然而，打结后，所有缝合线的抗拉强度均显著降低约30%，但初始模量在正常和打结状态下均无显著差异。这些结果表明，
通过热拉伸后处理的PLLA纳米纤维缝合线具有优异的机械性能，能够满足外科手术中对缝合线的高强度要求，同时保持良好的柔韧性。
图3 缝合线在体外生物功能
通过细胞染色和MTT实验观察到，人皮肤成纤维细胞（HDFs）在PLLA纳米纤维缝合线上具有良好的附着和增殖能力，且细胞的排列方向与缝合线内部纤维高度一致。此外，
随着SRHC含量的增加，细胞的增殖活性显著提高
，
表明SRHC能够为细胞提供更有利的生长环境。在炎症分析方面，通过ELISA检测发现，
SRHC负载的缝合线能够显著降低促炎因子（如TNF-α和IL-6）的分泌，同时提高抗炎因子（如IL-10和IL-13）的水平，显示出良好的抗炎性能
。
这些结果表明，
PLLA纳米纤维缝合线不仅具有优异的生物相容性，还能够通过负载SRHC显著改善细胞活性和抗炎性能，为伤口愈合提供了有利的微环境。
图4 用缝合线治疗糖尿病小鼠伤口愈合过程及痕迹
从术后第0天到第12天的伤口照片显示，PLLA基缝合线在术后第6天开始降解并脱落，伤口逐渐闭合，疤痕逐渐变浅。到第12天，5%SRHC/PLLA组的伤口愈合情况最佳，疤痕几乎不可见，甚至在伤口处观察到新生的白色毛发，表明伤口愈合质量高。相比之下，使用PET缝合线的对照组在第12天仍有明显的疤痕和未降解的缝合线。这表明，
PLLA纳米纤维缝合线，尤其是负载较高浓度SRHC的缝合线，在促进糖尿病伤口愈合方面具有显著优势。
图5 缝合伤皮肤再生组织的组织学染色图像
通过H&E染色和Masson三色染色进一步评估了再生组织的质量。H&E染色显示，1%SRHC/PLLA和5%SRHC/PLLA组的皮肤组织结构完整性更高，尤其是5%SRHC/PLLA组，其新生皮肤组织更接近正常皮肤。Masson三色染色则显示，PLLA基缝合线组的胶原纤维排列更有序，成熟度更高，尤其是5%SRHC/PLLA组。这些结果表明，
PLLA纳米纤维缝合线，尤其是负载较高浓度SRHC的缝合线，能够显著促进糖尿病伤口的高质量愈合，包括更快的愈合速度、更成熟的新生皮肤组织和更高的血管生成水平。
图6 不同缝合线处理方式伤口组织的免疫荧光染色及分析
通过免疫荧光染色和半定量分析展示了不同缝合线处理的糖尿病小鼠伤口组织的细胞增殖和血管生成情况。结果显示，5%SRHC/PLLA组的Ki67蛋白（细胞增殖标志物）荧光强度显著高于其他组，表明其能够显著促进伤口部位的细胞增殖，且增殖率随着SRHC浓度的增加而提高。此外，CD31蛋白（血管内皮细胞标志物）的荧光强度分析表明，5%SRHC/PLLA组在伤口部位的血管生成能力最强，远高于其他组。这表明，
负载较高浓度SRHC的PLLA纳米纤维缝合线不仅能有效促进细胞增殖，还能显著增强伤口部位的血管生成，从而加速糖尿病伤口的愈合过程。
2.全文总结
本研究成功开发了一种基于聚（L-乳酸）（PLLA）的电纺丝纳米纤维外科缝合线，并通过添加丹参-葛根草药复合物（SRHC）显著增强了其生物活性。研究结果表明，
这种纳米纤维缝合线不仅具有优异的机械性能和生物相容性，还通过其纳米结构和负载的SRHC表现出显著的抗氧化、抗炎和促进细胞增殖的能力
。
在糖尿病小鼠模型中，与商业聚酯（PET）缝合线相比，负载SRHC的PLLA纳米纤维缝合线能够显著加速伤口愈合，缩短愈合时间，提高新生皮肤组织的质量，并促进血管生成。这种新型缝合线为治疗慢性伤口，尤其是糖尿病伤口，提供了一种具有巨大潜力的解决方案，未来有望在临床应用中发挥重要作用。
参考资料：
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1758-5090/adacaf
来源：
EngineeringForLife
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