生物醫用手術縫合線能夠直接閉合傷口、提供力學支撐、縮短愈合時間以防止感染、出血、裂開和滲漏等并最大限度地減少炎癥。然而，傳統縫合線由于力學性能不足、電學精度不足和不穩定，缺乏感知物理和化學活動或手術傷口微生物環境的能力，限制了其作為術后傷口修復和監測的應用。蘇州大學李剛教授團隊報道了一種用于監測手術傷口愈合情況的還原氧化石墨烯導電功能醫用蠶絲縫合線。利用 3-縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷（CA）、氧化石墨烯（GO）和抗壞血酸（AA）來開發導電絲基手術縫合線（CA-rGSFS）。 CA-rGSFS 表面具有連續的還原氧化石墨烯（rGO）薄膜，可與蠶絲纖維素形成牢固的氫鍵。 拉曼分析證實了 rGO 的還原過程，顯示出 D 峰與 G 峰之比增強。 值得注意的是，CA-rGSFS 具有優異的機械性能和高效的電子傳輸性能，其拉伸強度和導電率分別為 2089.72 ± 1.20 cN 和 130.30 ± 11.34 S/m，符合《美國藥典》（USP）對 2-0 縫合線的要求。該縫合線表現出優異的電導率，展示了快速響應和循環重復穩定性，即使在不同的拉伸應變和濕度條件下，電阻變化也能保持均勻，具有傳感穩定性。此外，在模擬生理鹽水、胃液和腸液中，該縫合線也表現出優異的穩定性。這種CA-rGSFS在穩定和連續感應傷口變化方面具有巨大潛力，從而有利于術后診斷、康復鍛煉和監測等方面的應用。它將有助于減少術后住院干預，為未來的臨床外科領域開辟了新的可能性。
Fig 1. CA-rGSFS制備示意圖及GO溶液表征。(a)CA-rGSFS制備過程示意圖；(b)SFS、CA-GSFS、CA-rGSFS照片及CA與GO結合示意圖；(c)GO溶液的紫外吸收光譜；(d)GO的紅外光譜；(e)GO的拉曼光譜；(f)GO溶液的粒徑。
Fig 2 . SFS、CA-GSFS和CA-rGSFS的表征。(a)SFS、CA-GSFS和CA-rGSFS的FTIR光譜；(b)CArGSFS的電導率；(c)CA-GSFS和CA-rGSFS的拉曼光譜；(d)CA-GSFS拉曼光譜的擬合峰；(e)CA-rGSFS拉曼光譜的擬合峰；(f)CA-GSFS和CA-rGSFS的D峰和G峰之比和FWHM；(g)CA-rGSFS(100和20μm)不同涂覆時間的SEM圖像。
Fig 3. SFS、CA-SFS 和 CA-rGSFS 的結構和物理變化表征。SFS (a) 和 (b) CA-SFS 的解卷積 FTIR 光譜；(c) SFS 和 CA-SFS 的構象變化；(d) SFS、CA-rGSFS4、6 和 8 的直徑；(e) SFS、CA-rGSFS4、6 和 8 的 TG 曲線；(f) SFS、CA-rGSFS4、6 和 8 的拉結拉伸強度。
Fig 4. CA-rGSFS 縫合線的機電性能。在 (a) 干燥和 (b) 潮濕環境中，縫合線在應變水平為 3%、5% 和 7% 以及頻率為 0.1 Hz 時的動態穩定性；(c) 縫合線在應變水平為 3%、5% 和 7% 時的靜態穩定性。在施加 3% 循環應變、頻率為 0.1 Hz 和 3000 次循環的情況下，(d) CA-rGSFS4、(e) CA-rGSFS6 和 (f) CA-rGSFS8 的電響應。
Fig 5. CA-rGSFS 在傷口愈合傳感網絡中的應用。CA-rGSFS 在 (a) 腸道和 (b) 胃環境中不同應變（3%、5% 和 7%）下的阻力變化；(c) 定制拉伸模塊的照片和傳輸到計算機的數據；(d) 在定制拉伸模塊上測試的 CA-rGSFS 的照片；(e) 演示利用縫合線和大數據診斷系統進行高級傷口管理的遠程護理點傳感系統的概念驗證。
相關研究工作由蘇州大學Gang Li和香港理工大學ZeYu Zhao于2024年聯合在線發表在《Science China Technological Sciences》期刊上，A reduced graphene oxide-coated conductive surgical silk suture targeting microresistance sensing changes for wound healing，原文鏈接：https://doi.org/10.1007/s11431-024-2710-5
轉自《石墨烯研究》公眾號
