在外科医学中，缝合是治疗大切口的标准方法，缝合可以很大程度上减少炎症和感染，促进伤口愈合。但普通的缝合线无法促进伤口愈合降低感染风险。现有的智能缝合线可以携带药物或生长因子，从而加速伤口愈合，但效果甚微且有很大的副作用，电刺激是一种有效的促进伤口愈合的非药物疗法，现有的主动电刺激设备大多是基于摩擦电的自供电设备，但这些设备都是二维或三维的，无法应用于需要缝合的大切口，所以制作一种可生物吸收降解的电刺激缝合线是十分有必要的。
东华大学Chengyi Hou和Hongzhi Wang教授团队联合上海交通大学医学院附属上海市第六人民医院Hui Wang和Linpeng Li医生团队报告了一种可生物降解的芯鞘结构纤维，可用作电刺激缝合线（BioES-suture）。缝合线由芯鞘结构组成：芯层是可生物吸收的 PLGA 纳米纤维包裹的 Mg 丝，鞘层是可生物降解的热塑性材料 PCL。缝合线在肌肉收缩-舒张过程中，通过PLGA纳米线与PCL保护层摩擦产生电能，从而在伤口处产生电场。缝合线有优异的机械性能，良好的生物相容性以及良好的电气性能。实验证明，它可将伤口愈合速度提高50%，并降低感染风险。
图1：用于治疗肌肉切口的生物可吸收电刺激缝合线 （BioES-suture） 的概念图和工作过程。BioES 缝合线通过伤口处的肌肉变形产生电场以进行电刺激。在机械缝合和电刺激的协同作用下，通过促进组织再生、ECM 沉积和血管形成来加速伤口愈合。
图2：BioES 缝合线的电气性能和降解特性。在肌肉收缩-舒张过程中，PLGA层与PCL保护套会接触分离，接触后，PCL层的电位降低，产生电势差，从而有电能输出。BioES 缝合线在水中的输出性能比在空气中的输出性能更好.
图3：电刺激对成纤维细胞行为影响。在体外进行测试，发现BioES 缝合线产生 ES ，可促进细胞迁移和增殖，加快伤口愈合速度。
图4：BioES 缝合线加速伤口愈合的体内测试。BioES 缝合线可增强肌电信号，增强多种生长因子的分泌，降低组织感染风险。
图5：伤口修复的干预机制。BioES 缝合线沿内源电场的方向产生电场进行电刺激，从而增强伤口部位三种生长因子的分泌。其次，响应电刺激的生长因子表达增强，上调了 PI3K/Akt/mTOR 和 MAPK 信号通路，从而促进细胞迁移、增殖和细胞外基质 （ECM） 沉积，以加速伤口愈合.。
作者提出了一种生物可吸收的电刺激缝合线(BioES)，它通过将运动的机械能转化为有效的电刺激来加速肌肉切口的愈合。缝合线经过机械测试，其强度达到商业缝合线的标准。同时，改进的熔融纺丝使护套能够紧密封装预组装的纤芯纤维，使 BioES 缝合线能够在愈合期间产生敏感的电输出。体内和体外治疗实验表明，缝合线可以在伤口处产生电场进行电刺激，从而促进细胞增殖和迁移，加速伤口修复，降低感染风险。此外，BioES缝合线由生物相容性和可生物降解材料制成，可以安全地应用于体内缝合，而无需二次手术切除。因此，BioES 缝合线有望应用于除肌肉伤口以外的其他体内损伤，进一步推动生物医学领域的发展。
【参考文献】
https://www.nature.com/articles/s41467-024-52354-x
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