手術(shù)縫合線也有“生命”了

外科手術(shù)縫合線不再是沒有生命的簡單絲線了。現(xiàn)在，研究人員已經(jīng)給它們包裹上了能監(jiān)測創(chuàng)口及加速愈合的傳感器。

這種電子縫合線內(nèi)含高分子聚合物或絲線，并和超薄硅傳感器整合在一起。它們不僅能夠穿過針眼，而且在動物試驗中，研究人員還能讓它們系住皮膚、拉緊、打結(jié)，與此同時，裝置也不會降解。

這種縫合線能準(zhǔn)確地測量溫度，而溫度升高表明有感染。為傷口加熱可以促進愈合也是已知的事實。智能縫合線的發(fā)明人，伊利諾伊大學(xué)香檳分校的材料科學(xué)與工程教授約翰•羅杰斯(JohnRogers0)設(shè)想，還可以在縫合線上裝載能提供電刺激的裝置來愈合傷口，“最終，最有價值的將是能通過這些裝置程序化地給藥，”羅杰斯教授說。研究人員可以用注入藥物的聚合物覆蓋電子縫線來做到這點，溫度升高或電刺激都會導(dǎo)致化學(xué)物質(zhì)的釋放。

智能縫合線技術(shù)被發(fā)表在Small雜志的網(wǎng)絡(luò)版上。它依賴硅基器件來彎曲和拉伸。羅杰斯和他的同事們用硅膠膜、金電極，以及可以彎曲纏繞，并只有幾百納米厚的電線打造了這一裝置。這項技術(shù)也被用于充氣導(dǎo)管和醫(yī)學(xué)刺青中，并已被羅杰斯參與創(chuàng)辦的、位于馬薩諸塞州劍橋的公司MC10商業(yè)化。。

研究人員首先用化學(xué)物質(zhì)從硅晶片上切下一片極薄的硅。通過一個轉(zhuǎn)印圖章(rubberstamp)，他們將納米硅膠膜翻轉(zhuǎn)到高分子聚合物或絲線上，然后把金屬電極和電線沉淀在膜上，并且用環(huán)氧樹脂涂層包裹整個裝置。

研究人員為縫合線裝上了兩類溫度傳感器。一類是隨溫度改變電流輸出的硅二極管;另一類是隨溫度改變其電阻值的鉑納米膜電阻。同時，微加熱器就是簡單的細金絲，當(dāng)電流通過時它們即能發(fā)熱。

羅杰斯說，這一裝置中的所有材料都可以在人體上安全使用，而最大的挑戰(zhàn)在于使縫合線變得柔韌有彈性。硅是脆的，所以把納米膜做得盡可能薄并用纏繞的方式排列它們，是獲得彈性的關(guān)鍵。將硅放在縫合線頂層的環(huán)氧樹脂與底層的高分子聚合物之間也至關(guān)重要。“當(dāng)你彎曲整個縫合線時，頂層承受的是張力而底層承受的是壓力，但中間位置所受的力卻很小”，羅杰斯說。

研究人員已經(jīng)在老鼠皮膚的切口上測試了縫合線的彈性力學(xué)及韌性，但還未在動物身上測試溫度傳感及加熱功能。他們也在研究如何無線控制裝置。