摘要:文章介紹了醫用縫合線的種類及可吸收醫用縫合線對纖維性能的要求以及各種天然及合成生物降解纖維醫用縫合線的特點,闡述了其成型技術及醫用縫合線的應用開發現狀。
關鍵詞:纖維;生物降解;醫用可吸收縫合線;成型技術
中圖分類號:R613文獻標識碼:A
文章編號:1009-2374(2010)21-0032-02
1醫用縫合線的種類
手術縫合線是一種用于傷口縫合、組織結扎和固定的無菌線。醫用縫合線主要有兩種類型:可包括聚乙烯醇酸(PGA)聚乙丙交脂(PLGA)等。非吸收縫線主要用于生物體表面組織的縫合,可吸收型和非吸收型,非吸收型縫合線的原料包括棉、麻、絲等天然纖維及聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺等合成高分子材料,另外還包括金屬材料如不銹鋼絲、鋁絲、銀絲等;可吸收型縫合線也包括天然纖維及合成高分子材料,前者有羊腸線、真絲、骨原膠、甲殼質纖維等;后者收縫合線可在一段時間內被生物體吸收,避免了風險拆除,且對人體無害,主要用于生物體內部器官組織的縫合。由于生物降解纖維用作可吸收醫用縫線具有良好的生物相容性、生物活性及促進傷口愈合的功能,因此,將有良好的發展前景。
2性能要求
在用途廣泛的體內生物可降解醫用纖維中,由于用在外科可吸收手術縫合線的纖維品種較多,規格較為齊全,故對其性能要求也是最為嚴格的,因此具有一定的代表性。作為暫時的植入物,用于封閉傷口以及在傷口愈合期間提供強度的生物可降解醫用手術縫合線,必須滿足以下幾點:(1)可以徹底進行消毒殺菌處理;(2)具有滿足使用要求的機械強度,20%左右的延伸度,并有一定的柔軟性和彈性回復,要有一定的濕潤強度和摩擦系數;(3)在體內一定時間內保持一定的強度,傷口愈合后,能迅速被機體完全吸收;(4)結性良好,在縫合和打結時,操作要方便,成結后能保持結性良好;(5)與人體具有組織適應性,不會因異物反應而發炎;(6)對人體必須具有無毒、無副作用的特性(不會發生過敏、電解、膿毒、致癌和毛細管現象等)或干擾機體的免疫機制,不損害鄰近組織;(7)產品質量穩定可靠;(8)制作容易,價廉易得。
3天然生物降解纖維醫用縫合線
天然生物降解纖維可吸收縫合線皆取自于生體物質或天然物質,在人體內是通過酶催化作用而完成降解的,但這類纖維作為縫合線普遍存在著在消化液和感染環境下抗張強度耗損快,吸收時間不好控制的問題。
3.1羊腸線
羊腸線是一種傳統的生物可降解縫合線。它是由羊腸膜下的纖維組織層或牛腸的漿膜連接組織層得到的,目前在術中可滿足使用要求,應用較廣。但羊腸線縫合打結不容易,產生抗原、抗體反應,在體內的適應性還不理想。
3.2真絲縫線
真絲是一種天然蛋白質纖維,作為一種重要的縫合材料,絲縫線具有許多良好的內在性能:(1)含有多種人體所需的氨酸,縫入體內經過六個月左右被人體逐步分解產生大量的氨酸為人體所吸收,對人體非但無害,且能提供有用的養料;(2)結方便,性能優良,持結能力好;(3)吸濕性好,被血液浸潤后逐漸膨脹,充滿針眼,減少血液滲出,手術縫合質量好,其強力化纖差一些,但高于羊腸線。
3.3骨膠原纖維
骨膠是一種蛋白質,骨膠分子是由三根多肽鏈形成的螺旋結構,骨膠原纖維是由重新組構牛屈肌腱的骨膠原懸浮液制成的。得到的纖維斷裂強度可達2.7cN/dtex。骨原膠纖維作為醫用縫線,在酶解后可以被組織吸收,生物適應性優良,無抗原性,生物體吸收良好,但存在組織不太均勻,強度和吸收速率易變化,及有局部組織反應等缺點。
4合成類生物降解纖維醫用縫合線
4.1聚乙烯醇(PVA)纖維
聚乙烯醇(PVA)纖維由濕法紡絲制得,可通過控制相對分子質量、改變熱拉伸倍數等方法改善溶解吸收性能。
4.2聚乙交酯(PGA)纖維
聚乙交酯(PGA)以乙醇酸為原料,通過脫水環化反應合成α-乙交酯(GA)單體,然后在催化劑作用下聚合生成。PGA纖維強度較高,延伸度適中,初始模量較低,無毒、生物相容性好,組織反應極微,其中間降解產物為GA,最終產物是二氧化碳和水,在人體內可完全降解并充分吸收。
4.3聚對二氧環己酯(PDS)纖維
聚對二氧環己酯(PDS)是第一種商品化的單纖維可吸收縫合線,是以有機金屬化合物如二乙基鋅或乙酰丙酮鋯為催化劑,用對二氧環己酯聚合成的高分子聚合物。
4.4聚己內酯(PCL)纖維
聚己內酯(PCL)在體內降解的分子片斷被吞噬細胞吞噬后,在細胞內降解的產物可隨機體正常代謝排出體外。
4.5聚乳酸(PLA)纖維
聚乳酸(PLA)的原料是乳酸或乳酸的二聚體(丙交酯)。PLA縫合線生物相容性較好,柔軟,易染成深色,拉伸強度高,縫合和打結比較方便;中間產物乳酸也是體內正常代謝的產物,對人體無毒,無積累,是一類比較理想的可吸收手術縫合線。
聚乳酸是一種無毒、無刺激性,具有良好的生物性,可生物分解吸收、強度高、可塑性加工成型的高分子材料。它與人體組織的相容性良好,無致癌和變異反應,在體內可逐漸降解為二氧化碳和水,中間產物乳酸也是體內正常的糖代謝產物,所以不會在重要器官聚集,同時還具有相當的機械強度和耐久性及有良好的加工性能等,由它制的的纖維抗張強度高,柔軟性好,是一種很好的可吸收縫合線材料。所以,可以選擇聚乳酸作為制備可吸收手術縫合線的材料。
5醫用縫合線的成型技術
生物可降解醫用纖維材料和一般的成纖聚合物一樣,可采用熔融紡絲、溶液濕法紡絲和溶液干法紡絲等方法。此外,使用凝膠紡絲和液晶紡絲等新型紡絲方法也有報道。總之,無論采用哪種紡絲方法,化學纖維的成型都可概括為以下三個工序:
5.1紡前準備
紡前準備:即紡絲熔體或紡絲溶液的制備。根據材料性質和采用的成型方法的不同,將成纖聚合物熔融或在某種適當的溶劑中溶解,得到熔體或配成一定濃度比例的溶液。必要時需過濾,脫泡。根據實際需要,可以在配制紡絲溶液前,針對不同的材料進行紡前處理,以提高其溶解性能。如甲殼素在配制紡絲溶液之前用醋酸酐和甲醇的混合液在57℃時浸漬攪拌4h。這樣處理過的甲殼素改善了溶解性能,在溶解過程不發生降解,制得的纖維機械性能好。
5.2紡絲熔融
紡絲熔融:紡絲是最簡單和最經濟的纖維成型方法,適用于熔融時不分解和到達高流動性溫度時屬于熱穩定性的聚合物(如聚羥基乙酸、聚二氧雜環幾酮等)。熔融的聚合物通過噴絲頭擠出,進入氣態(或不常用的液體)的介質中,物料在其中冷卻和發生固化。溶液濕法紡絲適用于可溶解的,熔融時分子結構要分解,而且不溶于任何揮發性溶劑的聚合物。此法是將聚合物溶液擠壓進入含有非溶劑液體的“凝固浴”中,紡出的絲在浴中的固化實際是相分離作用、凍膠化作用,常常也是化學反應的結果。溶液干法紡絲是將聚合物(如聚乙烯醇)溶解在揮發性溶劑中,制成紡絲原液,紡出的絲流在熱箱中遇到熱氣流將溶劑揮發,使絲凝固。另外,還有一些生物可降解材料,根據其物理性能,可使用兩種或兩種以上的成型方法。如聚乳酸纖維成型采用熔融紡絲和濕法紡絲兩種方法;聚β2羥基丁酸酯纖維成型采用的是高速熔融紡絲和凝膠紡絲的方法。
5.3后處理
后處理:紡絲成型后的初生纖維其結構都不太理想,物理機械性能較差,不能直接用于紡織加工,必須經過一系列的后加工。其主要的工序是拉伸和熱定型,還可以通過浸泡在適當的后處理液中數小時以提高性能。例如將熔融紡絲得到的PLLA纖維通過磷酸緩沖溶液(pH 7125,37℃),制成的PLLA手術縫合線比PGA的強度保持能力好得多。
6國外新開發的醫用縫合線
6.1“智能”手術縫合線
做完手術需要進行傷口縫合,但在許多外科小手術中往往沒有足夠的空間供醫生縫合傷口,為此德國科學家與美國科學家最近發明了一種可以自行縫合傷口的手術線,大大簡化了這一手術過程。他們利用一種合成材料制作出了一種新型傷口縫合線。當醫生做完手術后,只需將這種縫合線放置在傷口的合適部位并進行適當的加熱,縫合線就能自行打結并相互拉緊,進而達到縫合的效果。
6.2頭發縫合線
最近,Mahadevappa Rampure醫科大學的醫生們首次在印度成功利用頭發作為手術縫合線的材料施用于人和動物。1996年,日本醫生已經用頭發生產出無創傷的縫合線,并成功施用于817個臨床實例。
7國內新開發的醫用縫合線:
7.1純生物蛋白縫合線
長沙斯力特生物工程有限公司已將世界首創的純生物蛋白縫合線投入市場。這種名叫佳修的純生物蛋白縫合線是目前國內外惟一一種不經化學合成的縫合線。
7.2甲殼質縫合線
如今,國內有關甲殼質的研究非常火爆,也有不少廠家研制出品質優良的甲殼質手術縫合線并投入市場。甲殼質縫合線高強、柔軟并具有促進創傷愈合和制酸抗潰瘍的藥理作用。甲殼質的三氯乙酸溶液則可制備強度大、柔軟和易吸收的縫合線。可以通過調節對其改性而進行的氧化反應的氧化度來控制其吸收期。這種縫合線由于原料來源豐富,價格較便宜。
綜上所述,利用合成纖維制備可吸收縫合線具有廣闊的發展前景。采用共聚方法制備理想的可吸收縫合線是很重要的一種方法。由于這類可吸收縫合線遵循酯鍵水解降解機理,組織反應小,并且可通過改變聚合物組成調節縫合線的體內吸收時間。纖維的柔性則可通過涂層或加入適當的增塑劑加以改善,如三醋酸甘油酯、苯甲酸乙酯、鄰苯二甲酸二乙酯等。加入合適的抗微生物組分可改善縫合線的抗微生物性,如硫酸新徽素、鹽酸四環素、青霉素等。合成可吸收縫合線以其優良的性能具有廣闊的應用前景,能夠創造良好的經濟效益。