阅读说明：本技术 一种抑菌型可吸收医用软组织缝合线及其制备方法与应用 (Bacteriostatic absorbable medical soft tissue suture line and preparation method and application thereof ) 是由 蒋刚彪 胡甜 刘斌 陈振翔 李伟雄 于 2020-07-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种抑菌型可吸收医用软组织缝合线及其制备方法与应用。本发明以采用羧甲基壳聚糖为主要载体,碳载铜和低分子量醛基化壳聚糖为螯合剂,制备出一种壳聚糖铜基水凝胶,再通过机械拉伸或注射器注射制成直径为0.01～3mm的抑菌型可吸收医用软组织缝合线。本发明首次提供一种由超拉伸水凝胶制备软组织缝合线的方法,该缝合线具有常规缝合线良好的机械性能、高的生物相容性、和抑菌性能,还具有优异的吸水溶胀性,可以减少炎症反应的发生以及瘢痕组织的形成、组织撕裂和减少拆线给患者造成的二次伤害。(The invention discloses a bacteriostatic absorbable medical soft tissue suture line and a preparation method and application thereof. According to the invention, carboxymethyl chitosan is used as a main carrier, carbon-supported copper and low-molecular-weight aldehyde chitosan are used as chelating agents to prepare chitosan copper-based hydrogel, and the chitosan copper-based hydrogel is mechanically stretched or injected by an injector to prepare the bacteriostatic absorbable medical soft tissue suture line with the diameter of 0.01-3 mm. The invention provides a method for preparing a soft tissue suture from a hyper-stretched hydrogel for the first time, the suture has good mechanical property, high biocompatibility and antibacterial property of a conventional suture, and also has excellent water-absorbing swelling property, and can reduce the occurrence of inflammatory reaction, the formation of scar tissue, tissue tearing and secondary damage to a patient caused by suture removal.)

一种抑菌型可吸收医用软组织缝合线及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于医用缝合线技术领域，具体涉及一种抑菌型可吸收医用软组织缝合线及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，肝、肾、卵巢、肺等软组织损伤的修复越来越受到重视。传统的临床治疗方法是缝合或生物黏合剂等敷料。根据缝合线在体内降解的时间长短，可分为可吸收缝合线和不可吸收缝合线。可吸收缝线在体内容易降解，缺点是机械性能差，易引起炎症，结容易打滑。合成不可吸收缝合线的出现，极大地改善了缝合线的力学性能，解决了缝合线结容易脱落的问题，但其刚性的力学性能和较弱的拉伸变形能力容易引起组织撕裂。此外，再生组织沿缝线生长，产生严重瘢痕组织。今年来也有一些创面敷料的涌现用于软组织的修复，但没有外部支架或缝合材料对组织固定，创面敷料普遍存在机械强度不足的问题。而且，创面敷料多为水凝胶材料，存在着易失水难以放置储存，不利于大规模的应用。

于是开发一种集生物缝合线和创面敷料优点于一体的软组织损伤修复新材料已成为当务之急。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种抑菌型可吸收医用软组织缝合线的制备方法。采用羧甲基壳聚糖为主要载体，碳载铜和低分子量醛基化壳聚糖为螯合剂，制备一种具有抑菌性的可吸收的软组织缝合线。

本发明的另一目的在于提供上述方法制得的一种抑菌型可吸收医用软组织缝合线。

本发明的再一目的在于提供上述一种抑菌型可吸收医用软组织缝合线在药物制备中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种抑菌型可吸收医用软组织缝合线的制备方法，包括以下步骤：

(1)室温及氮气或惰性气体保护下，将对醛基苯甲酸、4-二甲氨基吡啶(DMAP)和二环己基碳二亚胺(DCC)依次加入到壳聚糖溶液中，反应，纯化，干燥，透析，得到醛基化壳聚糖；

(2)将醛基化壳聚糖分散于水中，然后加入到羧甲基壳聚糖溶液中，混合均匀，得到羧甲基壳聚糖-醛基化壳聚糖混合溶液；

(3)在搅拌状态下，将碳载铜悬浊液加入到羧甲基壳聚糖-醛基化壳聚糖混合溶液中，继续避光搅拌，避光静置成凝胶状态，凝固后，得到壳聚糖铜基水凝胶，将其制成直径为0.05～3mm的铜水凝胶线材料，即得抑菌型可吸收医用软组织缝合线；

步骤(3)中，羧甲基壳聚糖、醛基化壳聚糖与碳载铜的质量比为(20～1120)：(5～187)：(2～16)；更优选为187～1120：93～187：2～6。

优选的，步骤(1)所述对醛基苯甲酸、4-二甲氨基吡啶(DMAP)和二环己基碳二亚胺(DCC)和壳聚糖的质量比为(450.39～900.75)：(1.22～12.2)：(0.21～20.6)：1000；更优选为600：4：2：1000。

优选的，步骤(1)所述壳聚糖溶液中，壳聚糖和溶剂的比例为(0.6～9.6)g：(5～100)ml。

优选的，步骤(1)所述壳聚糖溶液中，壳聚糖的分子量为800～5000。

优选的，步骤(1)所述反应的温度为室温，时间为10～24h。

优选的，步骤(1)所述纯化为将水加入到步骤(1)的反应产物中使产物沉淀，过滤，然后水洗多次。

优选的，步骤(1)所述干燥为本领域常规干燥操作。

优选的，步骤(1)所述透析指采用分子量为1000的透析袋将反应产物在水中透析3天，得到醛基化壳聚糖。

优选的，步骤(1)所述壳聚糖溶液的溶剂为二氯甲烷、吡啶、二甲基亚砜、四氢呋喃和二甲基甲酰胺中的至少一种。

优选的，步骤(2)所述醛基化壳聚糖通过超声分散于水中，超声时间为10～30min。

优选的，步骤(2)所述醛基化壳聚糖与水的比例为0.1～8g/10ml；更优选为0.2～1.2g/10ml。

优选的，步骤(2)所述醛基化壳聚糖与羧甲基壳聚糖的质量比为(1～4)：(4～20)；更优选为(1～2)：(4～12)。

优选的，步骤(2)所述羧甲基壳聚糖溶液中，羧甲基壳聚糖与水的比例为(0.2～2)g/(10～40)ml；更优选为(0.2～1.2)g/10ml。

优选的，步骤(2)所述混合均匀的转速为300～800rpm，时间为2～5h。

优选的，步骤(3)所述碳载铜悬浊液中的碳载铜由以下方法制得：将壳聚糖和柠檬酸按照质量比10：1加入到冰醋酸水溶液中，在100℃反应2h，得到柠檬酸碳点溶液；加入乙酸铜溶液和氢氧化钠，得到混合溶液；加入质量百分比为35％的水合肼水溶液，50℃搅拌2h，离心，干燥，得到碳载铜；其中壳聚糖与柠檬酸、乙酸铜、氢氧化钠、水合肼的比例为100mg：10mg：2mmol：80mg：49mg。

更优选的，所述冰醋酸水溶液中冰醋酸的体积百分比为1％；所述壳聚糖在冰醋酸水溶液中的质量浓度为1g/100ml；乙酸铜溶液的浓度为0.1mol/L；所述离心为：在9800rpm下每次离心15min，重复离心操作6次。

优选的，步骤(3)所述碳载铜悬浊液中碳载铜的粒径为1～500nm。

优选的，步骤(3)所述碳载铜悬浊液中，碳载铜与水的比例为1～8mg/ml；更优选为1～3mg/ml。

优选的，步骤(3)所述碳载铜悬浊液与羧甲基壳聚糖-醛基化壳聚糖混合溶液的体积比为2：(5～40)；更优选为2：14。

优选的，步骤(3)中，控制在10～20min内将碳载铜悬浊液加入到羧甲基壳聚糖-醛基化壳聚糖混合溶液中。

优选的，步骤(3)中，搅拌的转速均为300～1200rpm，所述继续避光搅拌的时间为8～16h。

优选的，步骤(3)所述避光静置的时间为6～24h。

优选的，步骤(3)所述抑菌型可吸收医用软组织缝合线由以下方法制得：将继续避光搅拌后所得凝胶液装入注射器中避光静置成凝胶状态，凝固后，得到壳聚糖铜基水凝胶，将其注射到甘油中脱水，洗涤，干燥，获得抑菌型可吸收医用软组织缝合线。

优选的，步骤(3)所述壳聚糖铜基水凝胶尺寸约为10mm×5mm×3mm。

优选的，步骤(3)所述壳聚糖铜基水凝胶通过拉伸制成铜水凝胶线材料，拉伸的速度为5～20mm/min，拉伸应变为2000～4000％。

更优选的，所述拉伸采用万能拉伸机沿轴向拉伸。

上述方法制得的一种抑菌型可吸收医用软组织缝合线。

上述一种抑菌型可吸收医用软组织缝合线在药物制备中的应用。

优选的，所述抑菌型可吸收医用软组织缝合线作为载体在药物制备中的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

(1)本发明提供了一种制备缝合线的新手段，首次提供了一种由超拉伸水凝胶制备软组织缝合线的方法，该缝合线具有常规缝合线良好的机械性能、高的生物相容性和抑菌性能。

(2)本发明提供的缝合线具有高的组织适配性，遇到组织液时可以吸水溶胀来填充缝合时针头造成的大孔道，形成组织固定作用，可以大大地减少由于缝合通道大、缝线较细使得缝线不固定容易造成组织拉伤的问题；而且该缝合线具有较好的可吸收性，可免除拆线给患者带来的二次伤害。

(3)本发明提供了一种制备抑菌型可吸收缝合线的应用，可用于软组织的修复，如肝脏、卵巢和腹壁；良好的抑菌性能可以减少炎症反应的发生以及瘢痕组织的形成；优异的适配性可以防止组织撕裂的形成；可吸收性能可减少拆线给患者造成的二次伤害。

附图说明

图1为实施例1制备的缝合线的拉伸示意图，左为拉伸前，右为拉伸后。

图2为实施例2制备的缝合线在水中溶胀比。

图3为实施例4制备的缝合线对小鼠肝脏的缝合效果图，其中Blank为假手术组即只切腹壁组，control为单纯切肝组，cotton为棉线缝合组，Cu-hydrogel为凝胶线缝合组。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

本发明实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用未注明生产厂商者的原料、试剂等，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明实施例中碳载铜的制备方法为：1g壳聚糖混合0.1g柠檬酸，溶于体积百分比为1％的冰醋酸溶液中，定容到100mL，转移到聚四氟乙烯水热反应釜中，100℃反应2h，获得柠檬酸碳点溶液100mL；将80mg氢氧化钠加入到20mL0.1mol/L的乙酸铜溶液中，再与10mL柠檬酸碳点溶液混合，获得的碳点溶液，定容到80mL，得到混合溶液；加入质量百分比为35％水合肼0.14mL，50℃搅拌2h，反应结束后，在9800rpm下每次离心15min，离心6次，分离后，常温真空干燥得到碳载铜粉(即碳载介晶铜粉)。

实施例1

一种抑菌型可吸收缝合线的制备方法，包括以下步骤：

(1)将2.5g壳聚糖(分子量1000)溶于40ml二甲基亚砜(DMSO)中，在氮气保护下加入1.5g对醛基苯甲酸，10mg 4-二甲氨基吡啶(DMAP)，5mg二环己基碳二亚胺，室温25℃下反应24h，加水沉淀，过滤，水洗多次，干燥后用分子量为1000的透析袋透析3天，得接枝改性的醛基化壳聚糖；

(2)将0.6g羧甲基壳聚糖粉末溶于10ml的去离子水中，800rpm搅拌4h完全溶解形成淡黄色溶液；

(3)将0.1g接枝改性的醛基化壳聚糖分散至5ml得去离子水中，超声10min，使其分散均匀，并将其缓缓加入到羧甲基壳聚糖溶液中，随后以800rpm搅拌2h至均匀溶液，得羧甲基壳聚糖-接枝改性的醛基化壳聚糖溶液；

(4)将2mg碳载介晶铜粉(粒径为1-500nm)溶于2ml水中，超声15min，分散均匀形成悬浊液；

(5)在搅拌1200rmp状态下，将步骤(4)制备好的2ml碳载铜悬浊液控制在15min滴加到14ml羧甲基壳聚糖-接枝改性的醛基化壳聚糖溶液中，避光搅拌时间为12h，倒入长宽厚为10mm×5mm×3mm的矩形聚四氟乙烯的模具中，避光静置6h后，如图1所示，用万能试验机进行纵向拉伸，拉伸速率为20mm/min。

实施例2

一种抑菌型可吸收缝合线的制备方法，包括以下步骤：

(1)将2.5g壳聚糖(分子量1000)溶于40ml二甲基亚砜(DMSO)中，在氮气保护下加入1.5g对醛基苯甲酸，10mg 4-二甲氨基吡啶(DMAP)，5mg二环己基碳二亚胺，室温25℃下反应24h，加水沉淀，过滤，水洗多次，干燥后用分子量为1000的透析袋透析3天，得接枝改性的醛基化壳聚糖；

(2)将0.4、0.6、0.8、1.0、1.2g羧甲基壳聚糖粉末分别溶于10ml的去离子水中，800rpm搅拌4h完全溶解形成淡黄色溶液；

(3)将0.1g接枝改性的醛基化壳聚糖分散至5ml得去离子水中，超声10min，使其分散均匀，并将其缓缓加入到羧甲基壳聚糖溶液中，随后以800rpm搅拌2h至均匀溶液，得羧甲基壳聚糖-接枝改性的醛基化壳聚糖溶液；

(4)将2mg碳载介晶铜粉(粒径为1-500nm)溶于2ml水中，超声15min，分散均匀形成悬浊液；

(5)在搅拌(1200rmp)状态下，将步骤(4)制备好的2ml碳载铜悬浊控制在15min滴加到14ml羧甲基壳聚糖-接枝改性的醛基化壳聚糖溶液中，避光搅拌时间为12h，倒入长宽厚为10mm×5mm×3mm的矩形聚四氟乙烯的模具中，避光静置6h后，用万能试验机进行纵向拉伸，拉伸速率为10mm/min，当应变达到2000～4000％，且形成的凝胶线均匀直径约为0.1mm时停止拉伸，并去除夹具两端的凝胶保留中间段凝胶线，为了便于观察，将该凝胶线用亚甲基蓝溶液快速淋洗染色，并立即至于50℃烘箱干燥2h；

(6)将步骤(5)中染色的凝胶线去除，穿入直径为1mm的PVA管中，将其一端开口用铝线闭合，用1mm的注射其从另一端将去离子水缓慢加入到PVA管中，这里PVA管模拟组织缝合是针头造成的大的孔道；凝胶线为缝合线，去离子水模拟组织液，发现4min后凝胶线以填充整个PVA管。证明该凝胶线具有高的组织适配性，有望减少传统缝线带来的组织拉伸。

实施例3

一种抑菌型可吸收缝合线的制备方法，包括以下步骤：

(1)将2.5g壳聚糖(分子量1000)溶于40ml二甲基亚砜(DMF)的，在氮气保护下加入1.5g对醛基苯甲酸，10mg 4-二甲氨基吡啶(DMAP)，5mg二环己基碳二亚胺，室温25℃下反应24h，加水沉淀，过滤，水洗多次，干燥后用分子量为1000的透析袋透析3天，得接枝改性的醛基化壳聚糖；

(2)将1.2g羧甲基壳聚糖粉末溶于10ml的去离子水中，800rpm搅拌4h完全溶解形成淡黄色溶液；

(3)将0.2g接枝改性的醛基化壳聚糖分散至5ml得去离子水中，超声10min，使其分散均匀，并将其缓缓加入到羧甲基壳聚糖溶液中，随后以800rpm搅拌2h至均匀溶液，得羧甲基壳聚糖-接枝改性的醛基化壳聚糖溶液；

(4)将6mg碳载介晶铜粉(粒径为1-500nm)溶于2ml水中，超声15min，分散均匀形成悬浊液；

(5)在搅拌(1200rmp)状态下，将步骤(4)制备好的2ml碳载铜悬浊液控制在15min滴加到14ml羧甲基壳聚糖-接枝改性的醛基化壳聚糖溶液中，避光搅拌时间为12h，倒入5ml的注射器中，避光静置6h后，将凝胶用注射器注射到装有甘油的烧杯中，待脱水完全，用75％的乙醇淋洗-烘干多次可得到直径为0.1mm-1mm的凝胶缝线。

实施例4

一种抑菌型可吸收缝合线的制备方法及其在软组织中的修复能力，包括以下步骤：

(1)将2.5g壳聚糖(分子量1000)溶于40ml二甲基亚砜(DMSO)中，在氮气保护下加入1.5g对醛基苯甲酸，10mg 4-二甲氨基吡啶(DMAP)，5mg二环己基碳二亚胺，室温25℃下反应24h，加水沉淀，过滤，水洗多次，干燥后用分子量为1000的透析袋透析3天，得接枝改性的醛基化壳聚糖；

(2)将0.2g羧甲基壳聚糖粉末溶于10ml的去离子水中，800rpm搅拌4h完全溶解形成淡黄色溶液；

(3)将0.1g接枝改性的醛基化壳聚糖分散至5ml得去离子水中，超声10min，使其分散均匀，并将其缓缓加入到羧甲基壳聚糖溶液中，随后以800rpm搅拌2h至均匀溶液，得羧甲基壳聚糖-接枝改性的醛基化壳聚糖溶液；

(4)将2mg碳载介晶铜粉(粒径为1-500nm)溶于2ml水中，超声15min，分散均匀形成悬浊液；

(5)在搅拌(1200rpm)状态下，将步骤(4)制备好的2ml碳载铜悬浊液控制在15min滴加到14ml羧甲基壳聚糖-接枝改性的醛基化壳聚糖溶液中，避光搅拌时间为12h，倒入长宽厚为10mm×5mm×3mm的矩形聚四氟乙烯的模具中，避光静置6h后，用万能试验机进行纵向拉伸，拉伸速率为10mm/min，当应变达到2000％-3000％,且形成的凝胶线均匀直径约为0.1mm时停止拉伸，并去除夹具两端的凝胶保留中间段凝胶线，并将其置于培养皿中，无菌操作台下用紫外灯照射2h便于使用；

(6)选用年龄在18到20周之间，平均体重为160克的20只雌性Wistar大鼠。分4组，分别为假手术组(只开腹壁组即假性手术组)；单纯切肝组；对照组(棉线组)；实验组(凝胶线组即材料组)；他们在术前和术后的24小时内都处于饥饿状态。动物没有接受抗生素预防治疗。所有实验在半无菌条件下进行。将大鼠麻醉后，将腹壁上的毛发全部剃光，并用安尔碘清洁皮肤，然后用一个3厘米的正中切口进入腹部，从左肝叶下缘切开一块边长为1厘米的部分，假手术组只切开腹膜后缝合，单纯损伤组将老鼠肝切开后不缝合，实验组用凝胶缝合线进行缝合，对照组棉线缝合。术后第7天后对肝组织分别进行HE染色、Masoon染色，以及增殖细胞核抗原(PCNA)肝再生指标进行免疫组化。取20只平均体重为160g左右的老鼠，从大鼠心脏取血，检测血液肝功能指标及血常规指标。结果表明(图3)，凝胶缝合组拥有最低的天门冬氨酸氨基转移酶(AST)、苯丙氨酸氨基转移酶(ALT)水平(P＜0.05)。此外4组大鼠在手术7天后，白细胞计数值(WBC)、红细胞计数(RBC)及血红蛋白浓度(HGB)并无明显统计学差异。7d大鼠采用Knodell HAI评分系统对7d后大鼠肝脏的组织粘连等级评分和组织病理学等级评分，其中评分越低越好，假手术组就是正常肝组织的分数，与假手术组分数越接近说明修复越好。如表1所示，凝胶线的组织粘连低于切肝组和棉线组，组织学评分优于切肝组和棉线组。

表1实施例3中各组材料的粘连评分和组织学评分

实施例5

一种抑菌型可吸收缝合线的腹壁修复，包括以下步骤：

(1)将2.5g壳聚糖(分子量1000)溶于40ml二甲基亚砜(DMSO)中，在氮气保护下加入1.5g对醛基苯甲酸，10mg 4-二甲氨基吡啶(DMAP)，5mg二环己基碳二亚胺，室温25℃下反应24h，加水沉淀，过滤，水洗多次，干燥后用分子量为1000的透析袋透析3天，得接枝改性的醛基化壳聚糖；

(2)将1g羧甲基壳聚糖粉末溶于10ml的去离子水中，800rpm搅拌4h完全溶解形成淡黄色溶液；

(3)将0.1g接枝改性的醛基化壳聚糖分散至5ml得去离子水中，超声10min，使其分散均匀，并将其缓缓加入到羧甲基壳聚糖溶液中，随后以800rpm搅拌2h至均匀溶液，得羧甲基壳聚糖-接枝改性的醛基化壳聚糖溶液；

(4)将4mg碳载介晶铜粉(粒径为1～500nm)溶于2ml水中，超声15min，分散均匀形成悬浊液；

(5)在搅拌(1200rmp)状态下，将步骤(4)制备好的2ml碳载铜悬浊液控制在15min滴加到14ml羧甲基壳聚糖-接枝改性的醛基化壳聚糖溶液中，避光搅拌时间为12h，倒入长宽厚为10mm×5mm×3mm的矩形聚四氟乙烯的模具中，避光静置6h后，用万能试验机进行纵向拉伸，拉伸速率为10mm/min，当应变达到2000～3000％，且形成的凝胶线均匀直径约为0.1mm时停止拉伸，并去除夹具两端的凝胶保留中间段凝胶线，并将其置于培养皿中，无菌操作台下用紫外灯照射2h便于使用；

(6)选用年龄在18到20周之间，平均体重为160克的20只雌性Wistar大鼠。分3组，分别为只开腹壁组；棉线缝合组；凝胶线缝合组；大鼠在术前和术后的24小时内都处于饥饿状态，动物没有接受抗生素预防治疗。所有实验在半无菌条件下进行。将大鼠麻醉后，将腹壁上的毛发全部剃光，并用安尔碘清洁皮肤，然后在腹部中间段切一个2厘米的正中切口，术后第7天后观察腹壁切口的愈合情况，发现只开腹壁组未完全愈合，有部分感染现象；棉线缝合组腹壁切口愈合程度约76％，有部分感染，且切口疤痕明显；凝胶线缝合组腹壁切口愈合程度为84％，少数感染，疤痕不明显。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。