可吸收甲壳素手术缝线的生物学功能和生物安全性研究

【摘要】手术和外伤中组织的创伤不可避免，近两百年来，手术缝线一直是使用最广泛的创伤闭合和修复材料。随着二十世纪七十年代聚乙交酯（PGA）等合成高分子可吸收缝线的发展，可吸收手术缝线取得了巨大的商业成功，现今每年有13亿美元市场。典型的可吸收手术缝线与非吸收手术缝线相比，优势在于缝线完成创伤闭合和修复功能后可被机体降解吸收，减少了缝线材料长期保留造成的不必要的慢性组织炎症反应和机体排异反应，并免去了拆线的麻烦，降低了二次手术的风险。随着临床上手术缝合对缝线抗菌性、生物安全性和增益生理学功能等要求的日益增加，甲壳素（Chitin）和壳聚糖（Chitosan，CS）等天然高分子多糖类可吸收缝线受到广泛关注，成为研究的热点。甲壳素是一种天然高分子碱性多糖，具有良好的成纤维性、生物相容性、生物降解性、抗菌性、低免疫原性和促进创伤愈合等多种生理学特性，其对尿液、胆汁、胰液的耐受性高于其他常规高分子材料，具备成为优秀可吸收手术缝线的潜力。但甲壳素缝线在临床应用中存在降解时间较长、机械性质较差等问题。本研究以甲壳素为原料，采用醋酐高氯酸体系，制备了酰化甲壳素（Acylchitin，AC），并对其化学结构、理化性质和生物学性质进行了研究；采用传统的湿法纺丝工艺制备了酰化甲壳素纤维，并结合现代编织工艺，制备了一种新型可吸收多股单组分酰化甲壳素手术缝线（线径0.30~0.35mm，USP2-0），并对缝线的机械性质进行了系统测定；对酰化甲壳素缝线的生物相容性和生物安全性进行了系统评价；以VicrylPlus抗菌薇乔可吸收手术缝线（USP2-0，Ethicon）为对照，在大鼠背部皮肤全层线性创口模型上进行功能性缝合，评价了酰化甲壳素缝线的愈创功能和应用于手术缝合的可行性；研究了酰化甲壳素纤维与人增生性瘢痕成纤维细胞（humankeloidfibroblasts，HKFs）的交互作用，探索了缝线材料与瘢痕发生的关系。主要的实验结果如下：（1）FTIR和XRD谱图表征了AC样品的化学结构，结合CHN元素分析，测定酰基接枝率接近2；AC样品的基本理化性质符合生物医用材料的质量标准；AC膜片的细胞毒性评级为1级，符合生物医用材料的要求；AC膜片在大鼠皮下组织150d左右降解完全，在肌肉组织140d左右降解完全，引起的组织炎症反应轻微，具备良好的组织相容性和体内降解性。（2）可吸收AC多股单组分手术缝线（USP2-0）的水分、灰分、吸水率、重金属含量、细菌内毒素含量等基本理化性质符合生物医用材料的质量标准；缝线机械性质测定结果显示，缝线的断裂抗张强度为13.42±1.13N，断裂伸长率为16.77±2.67%，柔顺性和持结性良好，能够满足上皮、肌肉等组织缝合的力学要求；两周内缝线在大鼠皮下保留了63.0%的初始抗张强度，能够满足创伤初期对创口闭合的力学要求。（3）AC缝线（USP2-0）的生物相容性和生物安全性评价结果显示：缝线无明显细胞毒性，皮内刺激反应极轻微，无明显的全身毒性反应，对血液系统无明显影响；缝线在大鼠肌肉中降解时间为42d左右，引起的组织炎症反应较轻，具有良好的组织相容性和生物降解性。（4）大鼠背部皮肤全层线性创口功能性缝合动物实验结果显示：AC缝线有良好的缝合预期，在愈合初期成功行使了皮肤创口闭合功能；AC缝线有效缩短了皮肤全层线性创口的愈合时间，提高了愈合率，组织炎症反应较轻，促进了皮肤附属器官再生和上皮化进程，胶原纤维的排列方向更接近于正常皮肤，形成较高的伤口抗张强度；AC缝线能促进转化生长因子β1（TGF-β1）的合成，促进成纤维细胞等各型功能细胞合成和羟脯氨酸（Hyp）分泌，促进创伤皮肤愈合。（5）AC纤维能够显著抑制人瘢痕成纤维细胞的分裂增殖和贴附延伸，抑制细胞TGF-β1的表达水平，抑制细胞分裂增殖和胶原沉积，减少羟脯氨酸的分泌。总之，本论文研究了一种新型可吸收多股单组分酰化甲壳素手术缝线的基本性质，评价了其生物安全性，并对其促进皮肤创伤愈合和减少瘢痕作用进行了初步研究，为今后该种缝线的临床应用提供了实验依据。
【作者】邵凯；
【导师】刘万顺；
【作者基本信息】中国海洋大学，生物化学与分子生物学，2014，博士
【关键词】可吸收手术缝线；酰化甲壳素；创伤修复；人瘢痕成纤维细胞；

【参考文献】
[1]夏淑荣.当代我国公民规则意识的培育研究[D].河北经贸大学,思想政治教育,2013,硕士.
[2]王国峰.我国房地产信托脆弱性形成与控制研究[D].长春工业大学,国际贸易学,2013,硕士.
[3]王傳善.弱干扰下连续远动信号的最佳接收[J].自动化学报,1964,02:71-78.
[4]孟巍.数据仓库数据质量评价研究及其应用[D].河北工业大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[5]焦润海,王景兵,林碧英.配电网高级应用分布式计算平台通信架构设计[J].电力系统自动化,2013,22:66-72.
[6]左廷亮.川铁国际经济技术合作有限公司战略策划研究[D].西南交通大学,工商管理,2003,硕士.
[7]潘平.复合型AD大鼠模型炎症因子、Trx与神经细胞凋亡的关系研究[D].苏州大学,人体解剖与组织胚胎学,2013,硕士.
[8]邱红辉,李立伟,段雄英,范兴明,吕斌.用于激光供能电流互感器的低功耗光电传输系统[J].电力系统自动化,2006,20:72-76.
[9]成力为,孙玮,王九云.要素市场不完全视角下的高技术产业创新效率——基于三阶段DEA-Windows的内外资配置效率和规模效率比较[J].科学学研究,2011,06:930-938+960.
[10]王宇红,黄德先,高东杰,金以慧.基于LS-SVM的非线性预测控制技术[J].控制与决策,2004,04:383-387.
[11]吴光大,徐尚成.AVO技术在柴达木盆地东部天然气检测中的应用[J].石油地球物理勘探,1994,S1:24-31+41-173.
[12]祝欣.企业虚拟人力资源管理研究[D].广东工业大学,企业管理,2004,硕士.
[13]陈艳.中国家电品牌国际化3S模型构建及实施策略研究[D].北京交通大学,2015.
[14]庄代波.一种Apriori的改进算法[J].绍兴文理学院学报(自然科学),2003,09:36-40.
[15]张腾.地下水模型参数优化的并行实现[D].中国地质大学（北京）,计算机技术,2013,硕士.
[16]李娜.机场电磁环境保护区的划定[D].天津大学,电子与通信工程,2013,硕士.
[17]左真真.视听情绪诱发对视觉注意捕获的影响[D].曲阜师范大学,基础心理学,2013,硕士.
[18]崔剑锋.采煤沉陷区岩质边坡悬臂—断裂失稳破坏模式研究[D].重庆大学,土木工程,2014,硕士.
[19]白力诚.高温油相热分解法制备麦捆状γ-Al_2O_3纳米结构[D].兰州大学,新型材料（专业学位）,2013,硕士.
[20]黎东英,王应明.基于可变精度粗集理论的规则挖掘模型[J].计算机测量与控制,2005,08:833-834+839.
[21]娄艳.两种鼠蛲虫线粒体基因遗传变异研究及线粒体基因组全序列分析[D].黑龙江八一农垦大学,预防兽医学,2014,硕士.
[22]黄佳.雌二醇通过Wnt/β-catenin信号通路调节成骨细胞增殖的作用机制研究[D].中南大学,外科学,2014,博士.
[23]郭越.标准模型下可证明安全的IBE方案及其应用研究[D].黑龙江大学,应用数学,2013,硕士.
[24]唐田恬.阮元《周礼注疏校勘记》探析[D].北京大学,中国古典文献学,2013,硕士.
[25]王党朝.SiC基石墨烯材料制备及表征技术研究[D].西安电子科技大学,2012.
[26]刘国超.大跨度曲线连续刚构桥的施工监控技术研究[D].重庆交通大学,结构工程,2012,硕士.
[27]柯文涌.副现象论在当代心灵哲学的发展路径及其争鸣[D].华中师范大学,马克思主义哲学,2014,硕士.
[28]王长友.马克思财富观的人本意蕴研究[D].西北师范大学,马克思主义哲学,2013,硕士.
[29]裴国强.论董事责任保险[D].江西财经大学,经济法,2004,硕士.
[30]方旭.复杂场景下的行人检测方法研究[D].苏州大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[31]解立强.PAMAM树形分子与生物膜相互作用的粗粒化模拟[D].南京大学,物理学,2014,博士.
[32]徐猛,史忠科.一类交通网络模型下路段行程时间的解析解[J].控制与决策,2004,09:1060-1063.
[33]区泳芳.体内阿霉素干预联合单细胞克隆培养法富集肝癌干细胞的实验研究[D].广西医科大学,病理生理学,2013,硕士.
[34]方磊.桥联芳氧基稀土金属配合物的合成及催化环氧化合物的开环聚合[D].苏州大学,有机化学,2013,硕士.
[35]刘东升.水库泥沙一维数学模型研究与应用[D].大连理工大学,水利水电工程,2012,硕士.
[36]刘佳.技术贸易壁垒下景德镇陶瓷出口贸易问题研究[D].东北财经大学,国际贸易学,2012,硕士.
[37]王强.螺管式电磁铁设计与仿真分析[D].湖南科技大学,机械工程,2013,硕士.
[38]郑文婷.中国电影院线品牌形象塑造策略研究[D].湖南大学,传播学,2013,硕士.
[39]靳文耀.高中数学教学中学生自主学习策略研究[D].内蒙古师范大学,学科教学,2012,硕士.
[40]杨勇超.I3C介导的NF-kB沉默抑制人胰腺癌细胞uPA表达的实验研究[D].大连医科大学,外科学,2012,硕士.
[41]徐勇.基于CAN总线的变压器监控保护装置的研制[D].合肥工业大学,控制理论与控制工程,2004,硕士.
[42]张惠民,芦立铭.高炉喷吹煤粉控制系统(摘译)[J].冶金自动化,1987,05:52-54.
[43]赵久长.美法几家仪器制造厂技术工艺简介[J].石油地球物理勘探,1978,06:77-85.
[44]万静静.非常规突发事件应急资源调度系统构建研究[D].武汉理工大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[45]马志国.基于视觉的彩色运动目标检测与跟踪控制问题的研究[D].吉林大学,控制理论与控制工程,2014,硕士.
[46]杨剑锋,孙丽英,张德华.RTNet用户驻地网测试系统与应用[J].电信网技术.2005(03)
[47]刘传仁.易溶性含氟酞菁合成及性质研究[D].济南大学,无机化学,2012,硕士.
[48]孙建勋,陈绵云,张曙红.用模糊方法挖掘量化关联规则[J].计算机工程与应用,2003,18:190-192.
[49]王萍.潍坊大观天下房地产项目可行性研究[D].华中师范大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[50]杨珊.基于不同载体表面分子印迹聚合物的合成及其识别蛋白性能的研究[D].湖南大学,2014.