仿生抗菌光電傳感縫合線應用前景廣闊

受蜘蛛絲纖維“核-殼”結構所啟發，近日，中國科學院上海微系統與信息技術研究所陶虎團隊聯合復旦大學華山醫院陳亮教授團隊報道了由再生絲蛋白制備仿生智能傳感縫合線（biomimicking sensing suture, BSS），其多層次結構和異相功能化集應變傳感、實時監測醫療參數、傷口溫度控制和抗菌活性等多項臨床數據于同一縫合線中。該縫合線在治療和診斷等臨床應用方面具有廣闊的應用前景，并且該方法為多功能傳感縫合線的研發奠定了堅實的基礎。

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

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

內層CNT 導電升溫不僅加速了GM-CSF 層生長因子的釋放，促進細胞生長，還觸發了外層GQDs 和抗菌藥物的釋放，加快了H2O2還原，從而達到極好的殺菌效果（殺菌率接近100%）。

動物實驗研究證明，BBS 對創面應力變化十分敏銳，可以作為應變傳感器實時監測傷口愈合過程，經縫合后，由BBS 熒光強度的減弱來監測GM-CSF 釋放程度，有效地減少了傷口炎癥和細菌感染。令人驚喜的是，BBS可以持續將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到的效果。