用于傷口監(jiān)測的還原氧化石墨烯導(dǎo)電功能醫(yī)用蠶絲縫合線

蘇州大學(xué)李剛教授團(tuán)隊(duì)近期在《中國科學(xué)：技術(shù)科學(xué)》英文版發(fā)表研究論文，報(bào)道了一種還原氧化石墨烯導(dǎo)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(shù)縫合線能夠直接閉合傷口、提供力學(xué)支撐、縮短愈合時(shí)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(xué)性能不足、電學(xué)精度不足和不穩(wěn)定，缺乏感知物理和化學(xué)活動(dòng)或手術(shù)傷口微生物環(huán)境的能力，限制了其作為術(shù)后傷口修復(fù)和監(jiān)測的應(yīng)用。

蘇州大學(xué)李剛教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種用于監(jiān)測手術(shù)傷口愈合情況的還原氧化石墨烯導(dǎo)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(dǎo)率，展示了快速響應(yīng)和循環(huán)重復(fù)穩(wěn)定性，即使在不同的拉伸應(yīng)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(yīng)傷口變化方面具有巨大潛力，從而有利于術(shù)后診斷、康復(fù)鍛煉和監(jiān)測等方面的應(yīng)用。它將有助于減少術(shù)后住院干預(yù)，為未來的臨床外科領(lǐng)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(jié)合示意圖

CA-rGSFS在干燥和潮濕環(huán)境中的動(dòng)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(dǎo)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(dǎo)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(tuán)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(tuán)少電效率高的rGO，并且調(diào)整涂層參數(shù)（GO濃度、浸泡次數(shù)、還原時(shí)間）提高了CA-rGSFS的電導(dǎo)率（130.30±11.34 S/m）。拉曼分析表明D峰與G峰比增強(qiáng)，證實(shí)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(jiān)固的氫鍵結(jié)合。蠶絲縫合線通過成熟的編織技術(shù)，提高了力學(xué)性能，CA-rGSFS具有優(yōu)異的打結(jié)拉伸強(qiáng)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(zhǔn)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(yīng)的能力。即使在經(jīng)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(shù)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(yīng)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