CN115382003A - 一种无需拆线的生物纤维素手术缝合线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无需拆线的生物纤维素手术缝合线，其是由包括如下步骤的方法制备而成的：1）制备生物纤维素水凝胶；2）制备纤维素降解酶微胶囊溶液；3）将生物纤维素水凝胶在纤维素降解酶微胶囊溶液中浸泡后剪切成线状；4）低温干燥至恒重后，低温灭菌并无菌包装。本发明使用生物纤维素制备了手术缝合线，一方面利用了生物纤维素的良好生物和理化特性，与普通手术缝合线相比，其在纯天然、机械性能、吸水性、持水性、透气性、生物相容性等方面具有一定的优势；同时也进一步扩展了生物纤维素的应用范围。
Description
技术领域
本申请涉及医用材料技术领域，具体而言涉及一种手术缝合线，更特别的，涉及一种无需拆线的生物纤维素手术缝合线。
背景技术
手术缝合线是指在外科手术或外伤处置中，用于结扎止血和缝合止血以及组织缝合的特殊线。通常分为可吸收线和不可吸收线。可吸收线使用后，可以被人体降解并因此吸收，则不需要进行拆线处理；相反，不可吸收线由于无法降解，不能被人体吸收，则必须要进行拆线处理。而随着时代的进步，不可吸收线正在逐步地退出历史舞台，因为首先，不可吸收线显然无法用于人体内部的相关手术，医生不可能仅仅由于需要拆线而再次进行手术；即使对于外伤而言，不可吸收线也由于需要进行额外的拆线处理，而不会收到医生和患者的欢迎。
生物纤维素，又称为细菌纤维素（Bacterial Cellulose，BC），其是一种由生物纤维素产生菌代谢得到的水凝胶产品，与植物纤维素相比，其不含有木质素，半纤维素等杂质，因此具有更高的纯度，由于其具有超精细的空间网状结构，而具有优异的机械性能，优秀的吸水性和持水性，此外，由于其是纯天然的物质，其也具有很高的生物相容性，已经逐步开始应用于医学领域，如用其制作组织工程支架、软骨替代品等。
虽然，生物纤维素的一系列理化特性使得其适合用来制备手术缝合线，但是，需要面临的最大问题是，人体内缺少能够使其降解的纤维素酶，由此，生物纤维素制成的手术缝合线在人体内无法自行降解，则需要在伤口愈合后进行拆线处理，故这极大的影响了生物纤维素在制备手术缝合线方面的用途。
发明内容
针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种无需拆线的生物纤维素手术缝合线，其是由包括如下步骤的方法制备而成的：
1）制备生物纤维素水凝胶；
2）制备纤维素降解酶微胶囊溶液；
3）将生物纤维素水凝胶在纤维素降解酶微胶囊溶液中浸泡后剪切成线状；
4）低温干燥至恒重后，低温灭菌并无菌包装。
本发明所述的生物纤维素手术缝合线，其中所述的生物纤维素水凝胶可以是使用各种能产生生物纤维素的菌种制备的，但优选是使用木葡糖酸醋杆菌发酵制备的。
本发明所述的生物纤维素手术缝合线，其中所述生物纤维素水凝胶可以是通过任何培养方法制备的，如静态发酵法、摇床发酵法、圆盘间歇发酵法等，优选是通过浅盘静态法发酵制备的。
本发明所述的生物纤维素手术缝合线，其中所述纤维素酶微胶囊溶液可以通过各种方法制备，优选先制备纤维素降解酶微胶囊粉，再将纤维素降解酶微胶囊粉溶解于去离子水中制备的。
而所述纤维素降解酶微胶囊粉也可以通过各种方法制备，优选是通过将芯材纤维素降解酶加入到去离子水中，加入壁材后静置，然后高速均质，再喷雾干燥制得。
上述的壁材可以是各种已知的壁材，只要其能够在组织液中释放出其中包埋的芯材即可，优选能被人体组织快速降解的壁材，特别优选为胶原蛋白。
所述壁材总重量可以根据实际需要选择确定，优选为纤维素降解酶重量的5-10倍。
上述的喷雾干燥，可以根据需要选择具体的进风温度和出风温度，优选的进风温度为110-180℃；出风温度为50-90℃。
本发明中，所述生物纤维素水凝胶在纤维素降解酶微胶囊溶液中浸泡的时间可以根据具体需要选择确定，例如可优选为2-4小时。
本发明中，为了提高生物纤维素水凝胶在纤维素降解酶微胶囊溶液中浸泡的效率，所述生物纤维素水凝胶在纤维素降解酶微胶囊溶液中浸泡之前，进行过部分脱水。部分脱水可以采用本领域的各种方法，但应该尽量不要破坏生物纤维素水凝胶的内部空间结构，可以使用的方法有，机械压缩脱水，低温热风干燥脱水，真空冷冻干燥脱水等，脱水后生物纤维素水凝胶的含水量可以根据需要确定，通常可以在40-80%之间。
本发明中所述的生物纤维素降解酶可以为各种能够降解纤维素，特别是细菌纤维素的酶，优选使用中性纤维素酶或中性纤维素酶与β-葡糖苷酶按1:1重量比的混合酶。
本发明相对于现有技术可以取得如下的有益效果：
1）使用生物纤维素制备了手术缝合线，一方面利用了生物纤维素的良好生物和理化特性，与普通手术缝合线相比，其在纯天然、机械性能、吸水性、持水性、透气性、生物相容性等方面具有一定的优势；同时也进一步扩展了生物纤维素的应用范围；
2）使用微胶囊将纤维素降解酶包封起来，并吸附在生物纤维素的内部和表面，当手术缝合线使用时，生物纤维素吸水溶胀，逐步使微胶囊破裂释放出纤维素降解酶，其逐步将生物纤维素降解并被人体吸收，达到了无需拆线的技术效果；
3）壁材加入后的高速均质以及喷雾干燥能够细化微胶囊，使其容易被生物纤维素吸入其空间网状结构内部；使用胶原蛋白作为壁材，其具有良好的生物相容性并能够在人体组织内被降解吸收；
4）中性纤维素酶具有较高的生物纤维素降解活性，β-葡糖苷酶能够进一步增强其对生物纤维素的降解。
具体实施方式
为了更好地对本发明进行说明，我们提供了如下的具体实施例和实验例，但是需要说明的是，其不应被理解为对本发明的任何限制，事实上，任何在此基础上作出的改变或变型，只要是能够实现本发明发明目的的，其都应该属于本发明的保护范围。
实施例1
取市售生物纤维素水凝胶，用去离子水和弱碱液反复清洗纯化后，备用；
将15g中性纤维素酶加入到2000ml去离子水中，加入200g胶原蛋白粉，搅拌均匀后静置2h，用均质机高速均质后喷雾干燥制备纤维素降解酶微胶囊粉。再将纤维素降解酶微胶囊粉加入到1000ml去离子水中，搅拌均匀，制成纤维素降解酶微胶囊溶液。
将清洗纯化后的生物纤维素水凝胶膜放入纤维素降解酶微胶囊溶液中浸泡4h；取出后剪切或切割成长条线状；
用去离子水清洗后，真空低温干燥至恒重后，低温灭菌并无菌真空包装，制成0.35mm直径的缝合线产品。
实施例2
用木葡糖酸醋杆菌，糖蜜培养基，浅盘静态法于30℃发酵5天，收集培养基表面的生物纤维素水凝胶膜，用去离子水和弱碱液反复清洗纯化后，备用；
将10g中性纤维素酶加入到1500ml去离子水中，加入120g胶原蛋白粉，搅拌均匀后静置1.5h，用均质机高速均质后喷雾干燥制备纤维素降解酶微胶囊粉。再将纤维素降解酶微胶囊粉加入到800ml去离子水中，搅拌均匀，制成纤维素降解酶微胶囊溶液。
将清洗纯化后的生物纤维素水凝胶膜机械慢压脱水至含水量70%后，放入纤维素降解酶微胶囊溶液中浸泡3h；取出后剪切或切割成长条线状；
用去离子水清洗后，真空低温干燥至恒重后，低温灭菌并无菌真空包装，制成0.35mm直径的缝合线产品。
实施例3
用木葡糖酸醋杆菌，椰子水培养基，浅盘静态法于28℃发酵7天，收集培养基表面的生物纤维素水凝胶膜，用去离子水和弱碱液反复清洗纯化后，备用；
将10g中性纤维素酶和10g β-葡糖苷酶加入到1800ml去离子水中，再加入150g胶原蛋白粉，搅拌均匀后静置3h，用均质机高速均质后喷雾干燥制备纤维素降解酶微胶囊粉。再将纤维素降解酶微胶囊粉加入到1000ml去离子水中，搅拌均匀，制成纤维素降解酶微胶囊溶液。
将清洗纯化后的生物纤维素水凝胶膜低温真空干燥至含水量45%后，放入纤维素降解酶微胶囊溶液中浸泡2h；取出后切割成线状；
用去离子水清洗后，真空低温干燥至恒重后，低温灭菌并无菌真空包装，制成0.35mm直径的缝合线产品。
实验例1 拉伸实验
以上述实施例1-3中制备的生物纤维素手术缝合线作为实验组1-3；以常规市售Vicryl缝合线（美国Ethicon公司，规格为0.35mm）作为对照组。
使用杨氏模量测定仪，测定拉伸强度和断裂伸长率，结果见下表：
| 拉伸强度（Mpa） | 断裂伸长率（%） | |
| 实验组1 | 629.1 | 11.7 |
| 实验组2 | 623.7 | 12.5 |
| 实验组3 | 638.4 | 13.6 |
| 对照组 | 468.6 | 9.2 |
从上述实验结果可以看出，实验组1-3中的缝合线的拉伸强度和断裂伸长率均明显高于Vicryl缝合线，而各实验组之间的测试结果差异不大，其表明生物纤维素手术缝合线具有更好的机械性能。
实验例2 体外降解实验
实验组别：
空白组：实施例3中制备的生物纤维素水凝胶，切割成线状后，真空低温干燥至恒重作为空白组（0.35mm规格）；
实验组：取实施例1-3中制备的生物纤维素手术缝合线作为实验组1-3；
对照组：取常规市售Vicryl缝合线（美国Ethicon公司，规格为0.35mm）作为对照组。
实验方法：
使用Sorensen降解液（参见ISO3781，pH值7.4），将各组缝合线以及常规市售Vicryl缝合线按照1g缝合线：30ml降解液的比例加入到降解液中，实验温度36℃，静态密封条件，每三天过滤分离，真空干燥至恒重后，测量并计算质量损耗率。结果见下表：
| 组别 | 3d质量损耗率（%） | 6d质量损耗率（%） | 9d质量损耗率（%） | 12d质量损耗率（%） | 15d质量损耗率（%） |
| 空白组 | 0.3 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.7 |
| 实验组1 | 0.4 | 3.2 | 8.9 | 22.2 | 38.4 |
| 实验组2 | 0.3 | 2.5 | 7.7 | 18.6 | 34.6 |
| 实验组3 | 0.4 | 4.9 | 10.6 | 27.3 | 43.2 |
| 对照组 | 2.6 | 7.4 | 14.3 | 31.7 | 42.1 |
从上述实验结果可以看出，实验组1-3中的生物纤维素缝合线显然都能够发生降解，而空白组几乎不发生降解；实验组1-3的降解速度在初始阶段较为缓慢，但是9天之后降解速度开始加快，尤其是实验组3在15天后的降解水平达到了对照组Vicryl缝合线的水平。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种无需拆线的生物纤维素手术缝合线，其特征在于：其由包括如下步骤的方法制备而成：
1）制备生物纤维素水凝胶；
2）制备纤维素降解酶微胶囊溶液；
3）将生物纤维素水凝胶在纤维素降解酶微胶囊溶液中浸泡后剪切成线状；
4）低温干燥至恒重后，低温灭菌并无菌包装。
2.根据权利要求1中所述的生物纤维素手术缝合线，其特征在于：所述的生物纤维素水凝胶是使用木葡糖酸醋杆菌发酵制备的。
3.根据权利要求2所述的生物纤维素手术缝合线，其特征在于：所述的生物纤维素水凝胶是通过浅盘静态法发酵制备的。
4.根据权利要求1所述的生物纤维素手术缝合线，其特征在于：所述纤维素降解酶微胶囊溶液是通过将纤维素降解酶微胶囊粉溶解于去离子水中制备的。
5.根据权利要求4所述的生物纤维素手术缝合线，其特征在于：所述纤维素降解酶微胶囊粉是通过将芯材纤维素降解酶加入到去离子水中，加入壁材后静置，然后高速均质，再喷雾干燥制得。
6.根据权利要求5所述的生物纤维素手术缝合线，其特征在于：所述壁材为胶原蛋白。
7.根据权利要求6所述的生物纤维素手术缝合线，其特征在于：所述壁材总重量为纤维素降解酶重量的5-10倍。
8.根据权利要求7所述的生物纤维素手术缝合线，其特征在于：所述喷雾干燥时的进风温度为110-180℃；出风温度为50-90℃。
9.根据权利要求1所述的生物纤维素手术缝合线，其特征在于：所述生物纤维素水凝胶在纤维素降解酶微胶囊溶液中浸泡之前，进行过部分脱水；且所述生物纤维素水凝胶在纤维素降解酶微胶囊溶液中浸泡的时间为2-4小时。
10.根据权利要求1所述的生物纤维素手术缝合线，其特征在于：其中所述的生物纤维素降解酶为中性纤维素酶或中性纤维素酶与β-葡糖苷酶按1:1重量比的混合酶。
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