生物醫(yī)用手術縫合線能夠直接閉合傷口、提供力學支撐、縮短愈合時間以防止感染、出血、裂開和滲漏等并最大限度地減少炎癥。然而，傳統(tǒng)縫合線由于力學性能不足、電學精度不足和不穩(wěn)定，缺乏感知物理和化學活動或手術傷口微生物環(huán)境的能力，限制了其作為術后傷口修復和監(jiān)測的應用。蘇州大學李剛教授團隊報道了一種用于監(jiān)測手術傷口愈合情況的還原氧化石墨烯導電功能醫(yī)用蠶絲縫合線。利用 3-縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷（CA）、氧化石墨烯（GO）和抗壞血酸（AA）來開發(fā)導電絲基手術縫合線（CA-rGSFS）。 CA-rGSFS 表面具有連續(xù)的還原氧化石墨烯（rGO）薄膜，可與蠶絲纖維素形成牢固的氫鍵。 拉曼分析證實了 rGO 的還原過程，顯示出 D 峰與 G 峰之比增強。 值得注意的是，CA-rGSFS 具有優(yōu)異的機械性能和高效的電子傳輸性能，其拉伸強度和導電率分別為 2089.72 ± 1.20 cN 和 130.30 ± 11.34 S/m，符合《美國藥典》（USP）對 2-0 縫合線的要求。該縫合線表現(xiàn)出優(yōu)異的電導率，展示了快速響應和循環(huán)重復穩(wěn)定性，即使在不同的拉伸應變和濕度條件下，電阻變化也能保持均勻，具有傳感穩(wěn)定性。此外，在模擬生理鹽水、胃液和腸液中，該縫合線也表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性。這種CA-rGSFS在穩(wěn)定和連續(xù)感應傷口變化方面具有巨大潛力，從而有利于術后診斷、康復鍛煉和監(jiān)測等方面的應用。它將有助于減少術后住院干預，為未來的臨床外科領域開辟了新的可能性。
Fig 1. CA-rGSFS制備示意圖及GO溶液表征。(a)CA-rGSFS制備過程示意圖；(b)SFS、CA-GSFS、CA-rGSFS照片及CA與GO結合示意圖；(c)GO溶液的紫外吸收光譜；(d)GO的紅外光譜；(e)GO的拉曼光譜；(f)GO溶液的粒徑。
Fig 2 . SFS、CA-GSFS和CA-rGSFS的表征。(a)SFS、CA-GSFS和CA-rGSFS的FTIR光譜；(b)CArGSFS的電導率；(c)CA-GSFS和CA-rGSFS的拉曼光譜；(d)CA-GSFS拉曼光譜的擬合峰；(e)CA-rGSFS拉曼光譜的擬合峰；(f)CA-GSFS和CA-rGSFS的D峰和G峰之比和FWHM；(g)CA-rGSFS(100和20μm)不同涂覆時間的SEM圖像。
Fig 3. SFS、CA-SFS 和 CA-rGSFS 的結構和物理變化表征。SFS (a) 和 (b) CA-SFS 的解卷積 FTIR 光譜；(c) SFS 和 CA-SFS 的構象變化；(d) SFS、CA-rGSFS4、6 和 8 的直徑；(e) SFS、CA-rGSFS4、6 和 8 的 TG 曲線；(f) SFS、CA-rGSFS4、6 和 8 的拉結拉伸強度。
Fig 4. CA-rGSFS 縫合線的機電性能。在 (a) 干燥和 (b) 潮濕環(huán)境中，縫合線在應變水平為 3%、5% 和 7% 以及頻率為 0.1 Hz 時的動態(tài)穩(wěn)定性；(c) 縫合線在應變水平為 3%、5% 和 7% 時的靜態(tài)穩(wěn)定性。在施加 3% 循環(huán)應變、頻率為 0.1 Hz 和 3000 次循環(huán)的情況下，(d) CA-rGSFS4、(e) CA-rGSFS6 和 (f) CA-rGSFS8 的電響應。
Fig 5. CA-rGSFS 在傷口愈合傳感網(wǎng)絡中的應用。CA-rGSFS 在 (a) 腸道和 (b) 胃環(huán)境中不同應變（3%、5% 和 7%）下的阻力變化；(c) 定制拉伸模塊的照片和傳輸?shù)接嬎銠C的數(shù)據(jù)；(d) 在定制拉伸模塊上測試的 CA-rGSFS 的照片；(e) 演示利用縫合線和大數(shù)據(jù)診斷系統(tǒng)進行高級傷口管理的遠程護理點傳感系統(tǒng)的概念驗證。
相關研究工作由蘇州大學Gang Li和香港理工大學ZeYu Zhao于2024年聯(lián)合在線發(fā)表在《Science China Technological Sciences》期刊上，A reduced graphene oxide-coated conductive surgical silk suture targeting microresistance sensing changes for wound healing，原文鏈接：https://doi.org/10.1007/s11431-024-2710-5
轉自《石墨烯研究》公眾號
