医用缝合线综述.doc

医用缝合线综述
摘要：本文从医用缝合线的发展开始，主要介绍了可吸收缝合线线材料性能要求，以及缝合线的最新类型和相关的加工等。同时简要介绍了改性研究的相关方法和发展方向。
关键词：缝合线，性能，类型，加工改性
1、引言
人类使用材料来缝合伤口至少已有4000多年的历史[1]。手术缝合的最早记载可以追溯到公元前3000年的古埃及，已知最古老的缝合是在公元前1100年的木乃伊身上。对伤口缝合和使用缝合材料的第一个详细书面记载则来自于公元前500年印度的圣人和医师苏胥如塔。希腊“医学之父”希波克拉底和后来罗马的奥卢斯·科尼利厄斯·塞尔苏斯描述了基本的缝合技术。第一次描述肠道缝合的是2世纪的罗马医生盖伦，也有人认为是10世纪的安达卢西亚外科医生宰赫拉威。据记载，一次宰赫拉威鲁特琴的琴弦被一只猴子吞掉，他由此发现了肠线可吸收的性质,从此之后就开始制造医用羊肠线。约瑟夫·利斯特引入了缝合技术的巨大变革，他提倡对所有的缝合线进行常规消毒。下一次大飞跃发生在20世纪。随着化学工业的发展，20世纪30年代制成了第一根合成线，众多的吸收和非吸收性合成线由此迅速的发展出来。第一根合成线在1931年由聚乙烯醇(PVA)制成。20世纪50年代开发了聚酯线，后来发展出针对羊肠线和聚酯的辐射灭菌。60年代发现了聚乙醇酸，70年代它被用于缝合线的制造。现在，大部分的缝合线是用聚合物纤维制作的。
2、缝合线的分类
医用缝合线是一种用于人体手术缝合的线型材料，数千年中，不同材料的缝合线材料被使用、和争论。
从材质发展来看其发展史，经历了：丝线、羊肠线、化学合成线、纯天然胶原蛋白缝合线；从其物理形态来看，可以分为单纤体和多纤体；根据原材料的来源分为天然缝合线（动物肌腱缝线、羊肠线、蚕丝和棉花丝线）和人造缝合线（尼龙、聚乙烯、聚丙烯、PGA、不锈钢丝和金属钽丝）两种；从吸收性来看，经历了：非吸收缝合线和可吸收缝合线；
使用非吸收缝合线缝合表皮，尤其是面部皮肤，会留下疤痕。对于内脏器官的缝合，使用可吸收缝合线显得尤为重要，它避免了二次开刀给患者造成的痛苦，减少了伤口的感染机会，同时也加快了医务人员的工作效率，因此各类外科手术中都在追求使用可吸收缝合线[2]。
3、缝合线的性质
缝合线需要进行研讨的主要性质包括断裂强度的保持、毒性、生物相容性（组织和血液的相容性）、吸收性、致癌性及手术中的使用效果等，对可吸收缝合线还需要给予过敏性、机械作用、畸形学方面的特殊考虑。可吸收缝合线的降解速率与修复组织的愈合速率难以同步是目前的主要问题，因此，掌握可吸收聚合物的降解机理也是必要的。
缝合线的要求：
理化性质
对于外科用手术缝合线通常要进行以下项目的测试：①通过做拉力实验测定其应力一应变性能，以考察在低应变时的弹性和杨氏模量，以及屈服伸长和强度、断裂伸长和(或)断裂强度；②测试其打结抗拉强度，用以考察实际使用时在打有一定数量结的情况下缝合线的断裂强度；③缝合线或打结的可靠性，即缝合线和打结处在伤口愈合过程中促使生物体组织愈合的能力，如果打结处出现脱扣或断裂，会造成伤口裂开或血管绑扎失败；④在植入体内后特定的或临界的时间内，必须能够保持其力学性能，或者其强度能够按照所要求的曲线变化。
生物学性质
可以进行彻底的消毒，具有良好的血液相容性和组织相容性，无炎症反应，伤口愈合后可完全降解吸收且降解产物对人体安全无毒。理想的缝合线结构不应带给受伤后愈合的组织以凹陷、裂口、血凝块和细菌的粘附。
4、代表类型
在最近几年，缝合线设计者在提高缝合线原料的性能上取得了长足的进步，目前可吸收缝线则主要采用聚乳酸。
聚乳酸(PLA)的原料是乳酸或乳酸的二聚体(丙交酯)。聚乳酸是一种无毒、无刺激性，具有良好的生物性，可生物分解吸收、强度高、可塑性加工成型的高分子材料。它与人体组织的相容性良好，无致癌和变异反应，在体内可逐渐降解为二氧化碳和水，中间产物乳酸也是体内正常的糖代谢产物，所以不会在重要器官聚集，同时还具有相当的机械强度和耐久性及有良好的加工性能等，由它制的PLA纤维手术缝合线生物相容性较好，柔软，易染成深色，拉伸强度高，缝合和打结比较方便；中间产物乳酸也是体内正常代谢的产物，对人体无毒，无积累，是一类比较理想的可吸收手术缝合线。目前人们主要致力于降低PLA成本、提高其相对分子质量、洁净生产以及提高PLA纤维性能的研究。
5、国内外新型缝合线
5.1国内新开发的医用缝合线：
5.1.1、纯生物蛋白缝合线
长沙斯力特生物工程有限公司已将世界首创的纯生物蛋白缝合线投入市场。这种名叫佳修的纯生物蛋白缝合线是目前国内外惟一一种不经化学合成的缝合线。传统的不可吸收的缝合线会强烈刺激切口的炎症反应，影响切口的愈合质量，可吸收的缝合线也会产生少量疤痕，而纯生物蛋白缝合线则具有无须拆线、不产生疤痕、无炎症、易吸收、无人体排异性、无毒副反应等特点，可广泛运用于皮肤、皮下组织以及美容整形手术的缝合。
5.1.2、甲壳质缝合线
如今，国内有关甲壳质的研究非常火爆，也有不少厂家研制出品质优良的甲壳质手术缝合线并投入市场。甲壳质缝合线高强、柔软并具有促进创伤愈合和制酸抗溃疡的药理作用。甲壳质的三氯乙酸溶液则可制备强度大、柔软和易吸收的缝合线。可以通过调节对其改性而进行的氧化反应的氧化度来控制其吸收期。这种缝合线由于原料来源丰富，价格较便宜。
利用脱乙酰甲壳素制成的纤维做手术缝合线使用，其强度与Dexon相当，在血清、尿、胆汁、胰液中仍保持良好的拉力。在伤口愈合后，缝合线可自动分解被组织吸收。
5.2国外新型缝合线
5.2.1、智能”手术缝合线
有许多外科小手术往往没有足够的空间供医生缝合伤口，根据这一情况，国外出现了一种可自行缝合伤口的手术线，使小手术的伤口缝合变得简单易操作。医生做完手术后，只需将这种缝合线放置在伤口的合适部位并进行适当的加热，缝合线就能自行打结并相互拉紧，进而达到缝合的效果。用于制作缝合线的合成材料与钛合金具有相似的形状记忆功能，可以根据不同的加热温度恢复到之前曾经给定的形状。并且这种合成材料不需被拆除，因为其可以在一段时间之后自行降解，降解产物对人体无毒，不会产生不良反应且不会在人体内留下残留物质。这种具有自身形状记忆功能的“智能”缝合材料，能帮助外科医生做复杂的内窥镜外科手术。并且能够在体温作用下改变缝合张力，使伤口边缘缝合得更结实。
5.2.2、双向倒钩缝合线
美国Duke大学医学中心的Gregory Ruff博士从事应用于美容领域的带倒钩缝合线。美国专利5M2376和6M174781具体描述了他的工作。可吸收的双向倒钩缝合线是由聚二氧六环酮制成的缝合线材料。使用这种缝合线的优点是它不需要被拆除，也不用打结稳固。由于这种无结设计没有由节点引起的重大异体排斥反应，因此在减少创伤组织中有很大的应用潜力。缝合线倒钩配置能够将缝合组织锚定，并提供足够的组织支持，从而使伤口在最小残余张力和压力下愈合。这种可吸收的双向倒钩缝合线能应用于真皮组织缝合、内部器官伤口缝合以及肌腱修复等。
5.3.3、抗菌外科缝合线
乌克兰国家科学院材料学院用酚类聚乙烯醇缩醛胶“波福-6”，对聚乙内酞胺外科缝合线进行涂层改性，使材料具有仿外科单丝缝合线结构，并有抗菌抗霉性。“波福一6”中含有特殊抗菌物质，可以减少伤口感染。抗菌物质溶液浓度在1％时，可出现最佳抗菌效果。波福-6”涂层对外科缝合线的一般物理机械性能没有影响，仅仅对缝合线的毛细管作用有某种减弱影响。对缝合线进行辐射性消毒后，缝合线上抗菌物质的成分和含量均不会变化。
5.3.4、钛制外科缝合线
俄罗斯在外科手术中使用纯钛缝合线。它无毒性、耐腐蚀、密度低、塑性好、易成形，与人体有很高的血液相容性和组织相容性。钛与氧的亲和性高，使得钛线表面带有对人体无毒、无害、牢固而致密的氧化膜。与不锈钢缝线相比。钛塑性高于不锈钢，钛丝可紧贴在骨组织周围，这是防止碎裂颌骨在手术固定后二次位移的决定因素之一。钛缝合线的抗扭转性好。在对病人碎裂的颁骨修补并固定后未见二次位移。
5.3.5、头发缝合线
Mahadevappa Rampure医科大学的医生们首次在印度成功利用头发作为手术缝合线的材料施用于人和动物。1996年，日本医生已经用头发生产出无创伤的缝合线，并成功施用于817个临床实例。主要研究者Mahantappa医生解释说，在人和动物身上进行的临床试验显示这种新的缝合材料不会在水或者血液中膨胀，同时，在缝入组织后的150天内也不会引起任何反应。尽管最古老的缝合材料之一羊肠线有很多优点，但头发缝合材料与传统缝合线材料(包括羊肠线)相比，头发缝合线材料比较便宜。与传统缝合线材料(可吸收和不可吸收)相比较，毛发缝合材料有更多优势。①人类头发比较容易获得，不会对病人产生额外的经济负担。②头发很容易消毒并且可以提供足够的拉伸强度。③头发缝合材料作为人体的一部分，与人体的生物相容性好，适用于很多组织而不会因异物反应引起炎症，复原反应和伤口愈合相当好。
据调查，女人的头发比男人的头发更适合用作缝合线材料。因为男人的头发通常比较短而粗，且比较粗糙，而女人的头发比较长，比较轻薄和纤细。Mahantappa医生表示这种缝合线的临床试验已经在6个人和48个白病鼠身上进行。施用头发缝合线缝合老鼠伤口后，伤口很快愈合(手术后的第7天)，而用羊肠线缝合的伤口，第2l天才完全见好。甚至在手术后60天，头发缝合线的结点还完好地隐藏在皮肤内，没有任何炎症迹象。病人志愿者的临床试验显示，病人反应良好，手术处的疤痕很淡。手腕伤口用头发缝合线缝合后愈合良好，第10天就拆线。
6、医用缝合线的成型技术
生物可降解医用纤维材料和一般的成纤聚合物一样，可采用熔融纺丝、溶液湿法纺丝和溶液干法纺丝、静电纺丝等方法。此外，使用凝胶纺丝和液晶纺丝等新型纺丝方法也有报道。总之，无论采用哪种纺丝方法，化学纤维的成型都可概括为以下三个工序：
6.1、树脂准备和处理
用于纺丝的树脂应具有足够的分子量并且分布较窄，残余单体量少，干燥处理后要求树脂水分小于0.005%。根据材料性质和采用的成型方法的不同，将成纤聚合物熔融得到熔体，或将其在某种适当的溶剂中溶解后配成一定浓度比例的溶液。必要时需进行过滤，脱泡处理。根据实际需要，可以在配制纺丝溶液前，针对不同的材料进行纺前处理，以提高其溶解性能。如甲壳素在配制纺丝溶液之前用醋酸酐和甲醇的混合液在57℃时浸渍搅拌4h。这样处理过的甲壳素改善了溶解性能，在溶解过程不易发生降解，制得的纤维机械性能好。
6.2、纺丝熔融
纺丝是最简单和最经济的纤维成型方法，适用于熔融时不分解和到达高流动性温度时属于热稳定性的聚合物(如聚羟基乙酸、聚二氧杂环几酮等)。熔融的聚合物通过喷丝头挤出，进入气态(或不常用的液体)的介质中，物料在其中冷却和发生固化。溶液湿法纺丝适用于可溶解的，熔融时分子结构要分解，而且不溶于任何挥发性溶剂的聚合物。此法是将聚合物溶液挤压进入含有非溶剂液体的“凝固浴”中，纺出的丝在浴中的固化实际是相分离作用、冻胶化作用，常常也是化学反应的结果。溶液干法纺丝是将聚合物(如聚乙烯醇)溶解在挥发性溶剂中，制成纺丝原液，纺出的丝流在热箱中遇到热气流将溶剂挥发，使丝凝固。另外，还有一些生物可降解材料，根据其物理性能，可使用两种或两种以上的成型方法。如聚乳酸纤维成型采用熔融纺丝和湿法纺丝两种方法，聚β-2羟基丁酸酯纤维成型采用的是高速熔融纺丝和凝胶纺丝的方法。
6.3、后处理
纺丝成型后的初生纤维其结构都不太理想，物理机械性能较差，不能直接用于纺织加工，必须经过一系列的后处理进行再次加工。其主要的工序是拉伸和热定型，还可以通过浸泡在适当的后处理液中数小时以提高性能。例如将熔融纺丝得到的PLLA纤维通过磷酸缓冲溶液制成的PLLA手术缝合线比PGA的强度保持能力好得多。
7、总结
利用合成纤维制备可吸收缝合线具有广阔的发展前景。采用共聚方法制备理想的可吸收缝合线是很重要的一种方法。通过共聚方法对均聚材料在分子主链、侧链等位置进行处理，制备出交替的、嵌段的、接枝的等各种类型的树脂材料，使得原有树脂材料在强度、生物相容性等方面均有所提高，同时通过调控各组分比例，控制合适的降解速率，调节缝合线的体内吸收时间。纤维的柔性则可通过涂层或加入适当的增塑剂加以改善，如三醋酸甘油酯、苯甲酸乙醋、邻苯二甲酸二乙酯等。加入合适的抗微生物组分可改善缝合线的抗微生物性，如硫酸新徽素、盐酸四环素、青霉素等。合成可吸收缝合线以其优良的性能具有广阔的应用前景，能够创造良好的经济效益。同时，很多产品还属于小规模实验生产阶段，如何加快该类纤维的实用化、进一步提高性能以及降低成本也是今后研究开发的重要方向。[1]医用缝合线"古今谈"[J].现代医学仪器与应用，2007(3)：10-12.
[2]吕悦慈，孙珏.医用缝合线的发展历程及临床应用[J].河北医药,2005(12):937-938.
[3]秦冬雨，王文祖.医用缝合线的结构与性能[J].产业用纺织品，2001，19(10)：16-19.
[4]陈薇,医用可吸收缝合线[J].中国高新技术企业,2010(14):32-33.
[5]晨飞．世界首创的纯生物蛋白缝合线在长沙面市[EB/OL].[2003-03-10].http//news．Red net．com．cn/Articles/2003/03/397264.html，2003.
[6]Singh D K，Ray A R．Biomedical applications of chitin，chitosan and their derivatives[J]．Journal of Macromolecular Science Reviews in Macromolecular Chemistry and Physics，2000，40(1)：7l-77.
[7]Sivanandan TV.A breakthrough in use of hair as suturematerial[EB/OL]．[2000-06]. http：//／News/2000/July/a breakthrough in use．html，2000．
[8]Mezghani K，Spruiell J E．High speed melt spinning of poly(L-lactide acid) filaments[J]．Journal of Polymer science，Part B：Polymer Physics，1998，36(6)：1005-l012.
[9]Takahashi K，Taniguchi I，Miyamoto M，et a1．Melt/solid polycondensation of glycolic acid to obtain high-molecular—weight poly(glycolic acid)[J]．Polymer，2000，41(24)：8725—8728.
[10]杨革生，沈新元，杨庆．聚乳酸及其共聚物的合成[J]．合成技术及应用，1998，13(3)：25—29.
[11]辛银花.医疗缝合线用生物降解纤维[J].纺织科技进展，2005(3)：12-13.
[12]《中国组织工程研究与临床康复》杂志社学术部.医用生物缝合线材料的发展历程及临床应用[J].中国组织工程研究与临床康复,2011,15(34):6393-6394.
[13]季益萍．医用缝合线研究动态[J]．产业用纺织品，2004(12)：35～36．
[14]王署中，王庆瑞，等．高科技纤维概论[M]．上海：中国纺织大学出版社，2002：200-203．
[15]石淑先，等。生物材料制备与加工[M].北京：化学工业出版社，2009.
[16]Coated collagen-based gut suture．Medical Textiles，1999，(5)：4～5.