用于傷口監(jiān)測的還原氧化石墨烯導電功能醫(yī)用蠶絲縫合線

蘇州大學李剛教授團隊近期在《中國科學：技術科學》英文版發(fā)表研究論文，報道了一種還原氧化石墨烯導電功能化醫(yī)用蠶絲縫合線，并將其用于傷口愈合的微電阻傳感變化監(jiān)測。

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。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。

蠶絲縫合線（CA-rGSFS）逐層涂層的制備過程和與還原氧化石墨烯（rGO）結合示意圖

CA-rGSFS在干燥和潮濕環(huán)境中的動態(tài)和靜態(tài)穩(wěn)定性，以及3000次拉伸循環(huán)的穩(wěn)定性

為了制備導電功能化縫合線，研究人員采用一種簡單的逐層涂層方法，將蠶絲縫合線分別浸漬在3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷（CA），氧化石墨烯（GO）溶液和抗壞血酸（AA）溶液中并干燥，得到的導電功能蠶絲縫合線（CA-rGSFS）。通過Hummers法合成了GO，但由于容易因含氧基團過多而發(fā)生電子故障，通過水溶性、綠色環(huán)保的還原劑AA還原，得到含氧基團少電效率高的rGO，并且調整涂層參數(shù)（GO濃度、浸泡次數(shù)、還原時間）提高了CA-rGSFS的電導率（130.30±11.34 S/m）。拉曼分析表明D峰與G峰比增強，證實了GO到rGO的還原過程，CA-rGSFS的表面具有連續(xù)還原的氧化石墨烯（rGO）薄膜，與絲素蛋白形成堅固的氫鍵結合。蠶絲縫合線通過成熟的編織技術，提高了力學性能，CA-rGSFS具有優(yōu)異的打結拉伸強度（2089.72±1.20 cN），符合美國藥典（USP）規(guī)定的2-0縫合線的要求。在鹽水、腸液和胃液中，CA-rGSFS 展示了其高效的電子傳輸和準確跟蹤各種流體環(huán)境中阻力變化的能力，并具有快速響應的能力。即使在經受 3000 次拉伸循環(huán)后，縫合線仍能保持出色的拉伸性和穩(wěn)定性，這凸顯了它們在傷口愈合過程中精確和持久穩(wěn)定監(jiān)測手術部位的潛力。

CA-rGSFS在模擬腸道和胃環(huán)境液體中的傳感變化及應用示意圖

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Ding, Y., Wang, X., Liu, J. et al. A reduced graphene oxide-coated conductive surgical silk suture targeting microresistance sensing changes for wound healing. Sci. China Technol. Sci. 67, 3499–3512 (2024). doi：10.1007/s11431-024-2710-5