仿生抗菌光電傳感縫合線應(yīng)用前景廣闊

受蜘蛛絲纖維“核-殼”結(jié)構(gòu)所啟發(fā)，近日，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所陶虎團(tuán)隊(duì)聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)華山醫(yī)院陳亮教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了由再生絲蛋白制備仿生智能傳感縫合線（biomimicking sensing suture, BSS），其多層次結(jié)構(gòu)和異相功能化集應(yīng)變傳感、實(shí)時(shí)監(jiān)測醫(yī)療參數(shù)、傷口溫度控制和抗菌活性等多項(xiàng)臨床數(shù)據(jù)于同一縫合線中。該縫合線在治療和診斷等臨床應(yīng)用方面具有廣闊的應(yīng)用前景，并且該方法為多功能傳感縫合線的研發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

BSS 是以再生絲蛋白為“核”，并以短單壁碳納米管（CNT）、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子（GM-CSF）和石墨烯量子點(diǎn)（GQDs）依次為“殼”，其具有傷口監(jiān)測、促進(jìn)傷口愈合和殺菌三大特征：CNT 導(dǎo)電性和光學(xué)特性可以檢測傷口組織的張力和藥物釋放；GM-CSF可以促進(jìn)細(xì)胞生長并控制傷口溫度，GQDs 通過催化H2O2還原，達(dá)到快速殺菌的效果。

BSS 內(nèi)部核纖維和外部多層殼均可以依據(jù)不同需求來調(diào)節(jié)其材料、尺寸和機(jī)械性能，并且多層次的“核-殼”結(jié)構(gòu)賦予了其較好的抗拉強(qiáng)度、彈性、打結(jié)安全性和抗彎剛度。BSS 經(jīng)5000次穩(wěn)定性和耐久性測試后，依然保持較好的機(jī)械性能。此外，給BSS 施加安全電壓使傷口溫度增加，不僅促進(jìn)了傷口組織的生長，而且有助于再生絲蛋白的快速降解和藥物的釋放。

內(nèi)層CNT 導(dǎo)電升溫不僅加速了GM-CSF 層生長因子的釋放，促進(jìn)細(xì)胞生長，還觸發(fā)了外層GQDs 和抗菌藥物的釋放，加快了H2O2還原，從而達(dá)到極好的殺菌效果（殺菌率接近100%）。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究證明，BBS 對(duì)創(chuàng)面應(yīng)力變化十分敏銳，可以作為應(yīng)變傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測傷口愈合過程，經(jīng)縫合后，由BBS 熒光強(qiáng)度的減弱來監(jiān)測GM-CSF 釋放程度，有效地減少了傷口炎癥和細(xì)菌感染。令人驚喜的是，BBS可以持續(xù)將GM-CSF 均勻釋放于各組織中，這是靜脈注射等臨床治療方法所無法達(dá)到的效果。