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蘇州大學(xué)李剛教授/王曉沁教授/余嘉副教授團(tuán)隊(duì)ACS AMI: 天然長(zhǎng)效抗菌/抗炎蠶絲醫(yī)用縫合線
2022-03-08  來源：高分子科技

  醫(yī)用縫合線是最早實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的外科移植類生物醫(yī)用紡織品之一，廣泛應(yīng)用于各類外科手術(shù)中，如縫合傷口、聯(lián)結(jié)組織和結(jié)扎血管等。其中，蠶絲縫合線作為應(yīng)用最為廣泛的醫(yī)用縫合線之一，被認(rèn)為是縫合線操作特性的“金標(biāo)準(zhǔn)”。蠶絲是一種天然蛋白質(zhì)纖維，降解產(chǎn)物為人體所需的氨基酸，具有優(yōu)良的生物相容性。然而，蠶絲縫合線多為復(fù)絲編織，容易藏匿細(xì)菌，導(dǎo)致傷口縫合處受病原體感染并引發(fā)炎癥。因此，迫切需要開發(fā)一種具有良好的抗菌抗炎性能、低免疫性和耐藥性的多功能縫合線。


  2022年2月22日，蘇州大學(xué)現(xiàn)代絲綢國家工程實(shí)驗(yàn)室李剛教授、王曉沁教授和骨科研究所余嘉副教授團(tuán)隊(duì)合作，選用傳統(tǒng)中藥黃連素與青蒿素作為目標(biāo)藥物，采用絲素蛋白作為載體材料，設(shè)計(jì)開發(fā)了一種具有天然長(zhǎng)效抗菌及抗炎功能的載藥蠶絲縫合線。該縫合線能夠維持負(fù)載藥物長(zhǎng)達(dá)42天的穩(wěn)定緩釋，具有持續(xù)抗菌抗炎作用。如圖1所示，該縫合線的制備過程簡(jiǎn)單高效、綠色環(huán)保和穩(wěn)定持久，能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化開發(fā)多功能縫合線的轉(zhuǎn)化潛能。該項(xiàng)工作以“Sustainable Antibacterial and Anti-Inflammatory Silk Suture with Surface Modification of Combined-Therapy Drugs for Surgical Site Infection”為題發(fā)表在國際期刊ACS Applied Materials & Interfaces上（DOI: 10.1021/acsami.2c00106）。蘇州大學(xué)碩士研究生王旭晨、劉培鑫、吳沁婷為共同第一作者，蘇州大學(xué)余嘉副教授、王曉沁教授和李剛教授為共同通訊作者。該工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、江蘇省“六大人才高峰”項(xiàng)目、中國紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)“紡織之光”項(xiàng)目以及江蘇高校中外合作辦學(xué)平臺(tái)項(xiàng)目支持。

 

  隨著抗菌藥物的長(zhǎng)期使用，越來越多的耐藥菌株出現(xiàn)，如耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）、表皮葡萄球菌（SE）和抗萬古霉素腸球菌（VRE）等。因此，為了避免濫用抗生素和合成藥物，國際上有了越來越嚴(yán)格的管理和限制措施。黃連素（Berberine）是從多種藥用植物中提取的一種異喹啉類的生物堿，如黃連和黃柏等，它在眾多藥用植物種屬中占有很重要的地位。黃連素可以有效抑制細(xì)菌和真菌形成生物膜，通過破壞DNA影響酶合成和細(xì)胞代謝。青蒿素（Artemisinin）是從植物黃花蒿中提取的抗瘧疾的活性成份。近些年研究發(fā)現(xiàn)青蒿素可以有效控制細(xì)菌敗血癥和具有抗炎功能。青蒿素的抗炎功能主要通過調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和細(xì)胞因子釋放來實(shí)現(xiàn)。絲素蛋白（Silk fibroin）具有優(yōu)異的生物相容性和可調(diào)節(jié)的力學(xué)性能。絲素蛋白在體內(nèi)會(huì)降解為無毒產(chǎn)物，并且降解時(shí)間可調(diào)控以達(dá)到藥物緩釋的功能，因?yàn)槠鋵?duì)于藥物良好的封裝穩(wěn)定性被用作各類藥物的緩釋載體，如酶、基因、小分子和疫苗等。鑒于此，采用絲素蛋白搭載藥物青蒿素和黃連素，通過調(diào)節(jié)藥物釋放可以賦予縫合線優(yōu)良的抗菌和抗炎功能進(jìn)而加速促進(jìn)傷口愈合。


 

圖1. 載藥蠶絲縫合線的制造工藝流程圖及抗菌抗炎性能的生物學(xué)評(píng)價(jià)方法


 

圖 2. 按照國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 20645評(píng)估縫合線對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抗菌效果及其作用機(jī)理分析

 

 

圖3. 按照ISO 10993-4 標(biāo)準(zhǔn)要求評(píng)價(jià)縫合線抑制血小板粘附體外細(xì)胞毒性和溶血實(shí)驗(yàn)結(jié)果

 

 

圖 4. 構(gòu)建Sprague-Dawley（SD）大鼠模型進(jìn)行體內(nèi)評(píng)估蠶絲縫合線的抗炎作用和促進(jìn)傷口愈合效果

 

  上述研究結(jié)果表明，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)的蠶絲縫合線具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、力學(xué)性能優(yōu)良、生物相容性好以及長(zhǎng)效的抗菌抗炎功能，具有外科應(yīng)用的潛在價(jià)值。該工作是團(tuán)隊(duì)近期關(guān)于醫(yī)用蠶絲縫合線相關(guān)研究的最新進(jìn)展之一，該項(xiàng)研究目前已經(jīng)獲得中國發(fā)明專利和日本發(fā)明專利授權(quán)。

 

  論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.2c00106

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（責(zé)任編輯：xu）
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