苏州大学李刚教授/王晓沁教授/余嘉副教授团队ACS AMI: 天然长效抗菌/抗炎蚕丝医用缝合线

2022-03-08 来源：高分子科技

医用缝合线是最早实现商业化的外科移植类生物医用纺织品之一，广泛应用于各类外科手术中，如缝合伤口、联结组织和结扎血管等。其中，蚕丝缝合线作为应用最为广泛的医用缝合线之一，被认为是缝合线操作特性的“金标准”。蚕丝是一种天然蛋白质纤维，降解产物为人体所需的氨基酸，具有优良的生物相容性。然而，蚕丝缝合线多为复丝编织，容易藏匿细菌，导致伤口缝合处受病原体感染并引发炎症。因此，迫切需要开发一种具有良好的抗菌抗炎性能、低免疫性和耐药性的多功能缝合线。

2022年2月22日，苏州大学现代丝绸国家工程实验室李刚教授、王晓沁教授和骨科研究所余嘉副教授团队合作，选用传统中药黄连素与青蒿素作为目标药物，采用丝素蛋白作为载体材料，设计开发了一种具有天然长效抗菌及抗炎功能的载药蚕丝缝合线。该缝合线能够维持负载药物长达42天的稳定缓释，具有持续抗菌抗炎作用。如图1所示，该缝合线的制备过程简单高效、绿色环保和稳定持久，能够实现规模化开发多功能缝合线的转化潜能。该项工作以“Sustainable Antibacterial and Anti-Inflammatory Silk Suture with Surface Modification of Combined-Therapy Drugs for Surgical Site Infection”为题发表在国际期刊ACS Applied Materials & Interfaces上（DOI: 10.1021/acsami.2c00106）。苏州大学硕士研究生王旭晨、刘培鑫、吴沁婷为共同第一作者，苏州大学余嘉副教授、王晓沁教授和李刚教授为共同通讯作者。该工作得到了国家重点研发计划、江苏省“六大人才高峰”项目、中国纺织工业联合会“纺织之光”项目以及江苏高校中外合作办学平台项目支持。

随着抗菌药物的长期使用，越来越多的耐药菌株出现，如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）、表皮葡萄球菌（SE）和抗万古霉素肠球菌（VRE）等。因此，为了避免滥用抗生素和合成药物，国际上有了越来越严格的管理和限制措施。黄连素（Berberine）是从多种药用植物中提取的一种异喹啉类的生物碱，如黄连和黄柏等，它在众多药用植物种属中占有很重要的地位。黄连素可以有效抑制细菌和真菌形成生物膜，通过破坏DNA影响酶合成和细胞代谢。青蒿素（Artemisinin）是从植物黄花蒿中提取的抗疟疾的活性成份。近些年研究发现青蒿素可以有效控制细菌败血症和具有抗炎功能。青蒿素的抗炎功能主要通过调节细胞增殖和细胞因子释放来实现。丝素蛋白（Silk fibroin）具有优异的生物相容性和可调节的力学性能。丝素蛋白在体内会降解为无毒产物，并且降解时间可调控以达到药物缓释的功能，因为其对于药物良好的封装稳定性被用作各类药物的缓释载体，如酶、基因、小分子和疫苗等。鉴于此，采用丝素蛋白搭载药物青蒿素和黄连素，通过调节药物释放可以赋予缝合线优良的抗菌和抗炎功能进而加速促进伤口愈合。

图1. 载药蚕丝缝合线的制造工艺流程图及抗菌抗炎性能的生物学评价方法

图 2. 按照国际标准ISO 20645评估缝合线对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌效果及其作用机理分析

图3. 按照ISO 10993-4 标准要求评价缝合线抑制血小板粘附体外细胞毒性和溶血实验结果

图 4. 构建Sprague-Dawley（SD）大鼠模型进行体内评估蚕丝缝合线的抗炎作用和促进伤口愈合效果

上述研究结果表明，该团队开发的蚕丝缝合线具有结构稳定、力学性能优良、生物相容性好以及长效的抗菌抗炎功能，具有外科应用的潜在价值。该工作是团队近期关于医用蚕丝缝合线相关研究的最新进展之一，该项研究目前已经获得中国发明专利和日本发明专利授权。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.2c00106

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（责任编辑：xu）

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