摘要

手术缝线可以缝合伤口，促进伤口愈合，为了获得更好的力学性能，多采用复杂和高成本的编织工艺。然而，在某些情况下，如疼痛和感染，它们仍然不能理想地起作用。疼痛几乎是所有损伤、感染和疾病中最常见的症状。为此，文章设计了一种多功能丝素蛋白纤维复合缝线。其中丝素蛋白纤维是从蚕茧中提取的超长且细的纤维，通过改变缝线的pH值吸附具有抗感染作用的万古霉素，然后涂上甲基丙烯酸明胶作为鞘，装入止痛药布洛芬（SMG-VC-IB），缝线可以承受近18 N的张力。通过PET-CT对脑区客观代谢数据进行研究，发现该止痛药对所建立的大鼠股四头肌切口疼痛模型有效，证实了缝线的止痛药布洛芬有助于度过术后验证期，进入舒适的恢复期。本研究提出了一种用于疼痛管理和感染控制的多功能复合缝线的制备方法。

一、性状表征

本研究通过从蚕丝中提取丝素蛋白纤维制备缝线，如图1所示，先使用碱性溶液去除蚕丝的丝胶，获得丝素蛋白纤维（SF），将SF甲基丙烯酸化(SF-MA)，然后与GelMA交联形成SF-MA-GelMA缝线(SMG)。单链SMG的直径约为15 μm。GelMA涂层使缝线更紧密地聚集，也为IB和VC提供支持和保护，从而使药物随着GelMA的降解而释放。

图1 复合缝线在不同阶段的形态

二、物理性能

捻度对缝线的力学强度有一定的影响。本文选择130 SMG，每厘米1~12转（T/cm）处理后进行测试，图2A显示，捻度为2 T/cm具有较好的强度，断裂强力可达17.15 N。图2B显示SMG和SMG-VC-IB均获得了较高的断裂强度。

图2 捻度优化与力学比较

图3结果显示，130SF和130SF-MA截面松散，说明内部纤维是一根一根断裂。130MG和130MG-VC-IB紧密结合，区域内所有纤维均匀分担断裂力，使断裂截面整齐均匀，断裂强力更大。5-0蚕丝编织线，内部纤维应力相似，断裂截面整齐均匀，但缝线轮廓内部是松散的。

图3 拉伸试验后样品断裂截面图

三、体外和体内生物相容性

细胞毒性试验结果显示，随着时间的推移，成纤维细胞的数量急剧增加，SMG、SMG-VC-IB和对照组之间没有差异。CCKS试验也显示，SMG和SMG-VC-IB组保持良好的细胞活力，揭示SMG和SMG-VC-IB对细胞均无毒性。

植入试验显示，SMG和SMG-VC-IB缝线均引起轻微的炎症反应，3天后缝合线周围可见少量巨噬细胞，14、28天后炎症反应逐渐减弱，随着时间的推移，结缔组织逐渐生长成缝线丝间孔，表明SMG和SMG-VC-IB具有良好的生物相容性。

图4 体内和体外细胞相容性分析

四、体外抗菌性能

图5结果显示，5-0 Mersilk缝线和SMG缝线在金黄色葡萄球菌和肺炎链球菌培养板上均未显示出明显的抑制圈，SMG-VC-IB对这些细菌板有明显的抑制作用。随着浓度的降低，抑制效果越来越小。

图5 体外抗菌性能试验图

五、疼痛感评估

结果显示，SMG-VC-IB组创面较空白组和SMG组更早进入增值和重塑阶段。SMG-VC-IB可减轻炎症反应，进而减轻疼痛，促进创面愈合。通过测量大鼠的站立时间，结果表明站立时间越短，疼痛越严重。因此，SMG-VC-IB减轻了疼痛。

图6 左股四头肌切口术后大鼠的运动能力数据分析图

结论

文章设计了用于疼痛减轻和抗感染的多功能丝素蛋白复合缝线。缝线力学性能优于同规格的Mersilk缝线。VC具有明显的抗感染作用，IB具有局部镇痛作用。缝线无细胞毒性，具有良好的生物相容性。丝素蛋白在缝线的应用，也揭示了丝素蛋白具有广阔的应用场景，且具有良好的性能及较低的成本。

通讯作者简介

吕国忠，江南大学医学院，江南大学附属医院烧伤整形科主任，烧伤研究所所长，研究方向为各种危急重症烧伤、复杂难愈性创面治疗、皮肤组织工程。近五年承担国家自然基金项目、973合作项目、省重大专项等省市级以上科研项目10余项，荣获全国五一劳动奖章、全国“先进工作者”、江苏省“有突出贡献中青年专家”、“江苏省优秀科技工作者”等多项殊荣。

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.

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2023.110729