受“藕断丝连”启发,科学家制出新型仿生手术缝线

来源:科技日报

记者:吴长锋

记者1月14日从中国科学技术大学获悉,该校俞书宏院士团队基于“藕断丝连”这一自然现象,深入探究了莲丝纤维的微观结构与力学性能,并受此启发研制出了一种可用于手术缝线的仿莲丝细菌纤维素水凝胶纤维。相关研究成果1月5日发表在《纳米通信》上。

研究人员将细菌纤维素(BC)水凝胶加工成具有仿莲丝微米螺旋结构的水凝胶纤维(BHF),该水凝胶纤维兼具较高的强度和韧性,同时具有优异的亲水性和生物相容性。此外仿生螺旋结构还赋予了该材料与人体皮肤相近的弹性,在伤口处受力变形时,BHF可有效缓冲并吸收能量,与人体组织实现同步形变,从而避免割伤伤口造成二次伤害。相对于传统的棉线或聚合物线,水凝胶纤维缝线具有高生物相容性、高含水量、低刺激性和低摩擦阻力等特点,在保护受损组织、促进伤口愈合以及减少不良反应方面都具有显著的优势,因此有望成为下一代新型高端手术缝线。

与高分子链形成的水凝胶不同,具有螺旋结构的BHF是一种由三维纳米纤维网络构成的水凝胶,因此具有独特的力学性能。同时,细菌纤维素水凝胶的三维纳米纤维网络使BHF具有超过90 MPa的高强度。其特有的纤维素纳米纤维网络和仿生螺旋结构为该材料带来了独特的“可拉伸、不回弹”的力学性能,为其在高端手术缝线领域的应用打下了良好的基础。

另外,纳米纤维水凝胶的多孔结构还使BHF能够吸附抗生素或抗炎药物等,并持续在伤口处释放,从而起到抗炎和加速伤口愈合的作用。基于这种仿生设计,BHF有望在更多的医用材料领域上展现出其独特的应用潜力。据悉,目前该材料相关专利已审核通过并获得授权。

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