缝合线的创新：缝合伤口同时可以释放药物、检测炎症

传统羊肠线用于缝合伤口，创新的“智能缝合线”用水凝胶包裹，可以嵌入感知炎症的微粒、各种抗炎症药物分子，甚至活细胞，帮助监控手术后炎症情况、促进伤口愈合。

　　

受羊肠缝合线的启发，麻省理工学院的工程师们设计了“智能”缝合线，它不仅可以固定组织，还可以检测炎症并释放药物。他们用水凝胶包裹来源于动物组织的缝合线，水凝胶可以嵌入传感器、药物，甚至是能释放治疗分子的细胞。 作者表示，“这是一种生物衍生的缝合线，并用水凝胶涂层进行修饰，能够嵌入炎症传感器，或者用于治疗炎症的单克隆抗体等药物。值得注意的是，这种涂层还具有长时间保留细胞的能力。”这种缝合线特别适合帮助克罗恩病患者在切除部分肠道的手术后愈合，也可以用于愈合伤口或身体其他部位的手术切口。该论文发表在《Matter》杂志上。 

灵感来源于羊肠线

罗恩病是一种原因不明的肠道炎症性疾病，在胃肠道的任何部位均可发生，病程多迁延，反复发作，尚无根治的一般方法，出现并发症时需进行手术治疗，切除一部分因为过度的疤痕或炎症阻塞的肠道，然后连接缝合留下的两端，如果密封不牢固，就会导致泄漏，对病人来说是危险的。为了降低这种风险，麻省理工学院的研究小组想要设计一种缝合线，它不仅能固定组织，还能检测炎症，这是重新密封的肠道不能正常愈合的早期预警信号。

传统肠线缝合线是由来自牛、绵羊或山羊(但不是猫)的纯化胶原蛋白制成的，能打牢固的结，在大约90天内自然降解。虽然也有可吸收的合成缝合线，但许多类型的手术仍然使用羊肠线。研究人员想尝试在这种组织衍生的缝合线的基础上制造出一种具有传感和药物输送等先进功能的、坚韧且可吸收的缝合材料。他们用来自猪的组织制作了新的缝合线，并进行“脱细胞化”（decellularized），以减少在宿主组织中诱发炎症的机会。这个过程研究人员称之为“去肠”（De-gut），它留下了一种无细胞的物质，含有胶原蛋白等结构蛋白，以及在细胞周围的细胞外基质中发现的其他生物分子。 

在将组织脱水并将其扭曲成线后，研究人员评估了它的抗拉强度——一种衡量它在断裂前能承受多少拉伸力的指标——发现它与市售的羊肠线缝合线相当。他们还发现，与传统的肠线相比，去肠缝合线可能引起的周围组织的免疫反应要少得多。作者表示，“脱细胞组织以其卓越的生物功能在再生医学中得到了广泛的应用，”“我们现在提出了一种使用脱细胞组织进行传感和递送的新平台，这将开辟组织来源材料的新应用。”

升级应用

接下来，研究人员着手增强缝合材料的附加功能。为了做到这一点，他们在缝合线上涂了一层水凝胶。在水凝胶中，他们可以嵌入几种类型的货物——可以感知炎症的微粒、各种药物分子或活细胞。例如，研究人员设计了涂有某种多肽的微粒，当组织中存在炎症相关酶MMPs时，这些肽就会释放出来，可以通过简单的尿液测试来检测——可作为炎症传感器应用。他们可以使用水凝胶涂层来携带用于治疗炎症性肠病的药物，包括称为地塞米松的类固醇和称为阿达木单抗的单克隆抗体。这些药物由由FDA批准的聚合物(如PLGA和PLA)制成的微粒携带，用于控制药物的释放速度。这种方法也可以用于输送其他种类的药物，如抗生素或化疗药物。 

这些智能缝合线还可用于输送治疗细胞，如干细胞。为了探索这种可能性，研究人员将表达荧光标记的干细胞植入缝合线，并发现这些细胞在植入小鼠体内后至少可以存活7天。这些细胞能够产生血管内皮生长因子(VEGF)，这是一种刺激血细胞生长的生长因子。 

研究人员目前正在进一步测试这些可能的应用，并扩大缝合线的制造工艺。他们还希望探索在胃肠道以外的身体部位使用缝合线的可能性。

学者评价

“麻省理工学院团队开发的脱细胞肠道缝合线是一个令人兴奋的平台，用于传感和提供广泛的治疗方法，包括小分子、生物制剂和活细胞。Rice大学生物工程副教授Omid Veiseh没有参与这项研究，他说:“这个团队在展示这个平台的多功能性方面做得很好。”

编译：vivian