仿生抗菌光电传感缝合线应用前景广阔

受蜘蛛丝纤维“核-壳”结构所启发，近日，中国科学院上海微系统与信息技术研究所陶虎团队联合复旦大学华山医院陈亮教授团队报道了由再生丝蛋白制备仿生智能传感缝合线（biomimicking sensing suture, BSS），其多层次结构和异相功能化集应变传感、实时监测医疗参数、伤口温度控制和抗菌活性等多项临床数据于同一缝合线中。该缝合线在治疗和诊断等临床应用方面具有广阔的应用前景，并且该方法为多功能传感缝合线的研发奠定了坚实的基础。

BSS 是以再生丝蛋白为“核”，并以短单壁碳纳米管（CNT）、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）和石墨烯量子点（GQDs）依次为“壳”，其具有伤口监测、促进伤口愈合和杀菌三大特征：CNT 导电性和光学特性可以检测伤口组织的张力和药物释放；GM-CSF可以促进细胞生长并控制伤口温度，GQDs 通过催化H2O2还原，达到快速杀菌的效果。

BSS 内部核纤维和外部多层壳均可以依据不同需求来调节其材料、尺寸和机械性能，并且多层次的“核-壳”结构赋予了其较好的抗拉强度、弹性、打结安全性和抗弯刚度。BSS 经5000次稳定性和耐久性测试后，依然保持较好的机械性能。此外，给BSS 施加安全电压使伤口温度增加，不仅促进了伤口组织的生长，而且有助于再生丝蛋白的快速降解和药物的释放。

内层CNT 导电升温不仅加速了GM-CSF 层生长因子的释放，促进细胞生长，还触发了外层GQDs 和抗菌药物的释放，加快了H2O2还原，从而达到极好的杀菌效果（杀菌率接近100%）。

动物实验研究证明，BBS 对创面应力变化十分敏锐，可以作为应变传感器实时监测伤口愈合过程，经缝合后，由BBS 荧光强度的减弱来监测GM-CSF 释放程度，有效地减少了伤口炎症和细菌感染。令人惊喜的是，BBS可以持续将GM-CSF 均匀释放于各组织中，这是静脉注射等临床治疗方法所无法达到的效果。