伤口闭合是一个复杂的过程,需要依靠各种工具和材料才能为患者带来最佳效果。使用单一缝合线缝合所有筋膜是不可取的,应该避免。本文旨在向读者介绍各种合成聚合物材料的特性和用途,以及它们作为手术缝合线的应用。
一、简介
从骨针、袋鼠腱、牛胃壁中提炼的原料。尽管这份清单听起来有些恐怖,好像是某种巫婆的魔药成分,但这些物品帮助阐明了外科手术和外科缝合的历史。从大约5万年前的第一只有眼针开始,到使用袋鼠腱和牛胃壁作为伤口闭合材料,外科手术采用了各种各样的材料来促进伤口的闭合和愈合。目前,该领域广泛依赖于合成材料来替代这些看似陈旧的天然材料。伤口闭合需要大量不同成分和几何形状的材料,这取决于手术的位置和性质。仅依赖一种类型的缝合材料将导致护理质量降低和并发症增加。因此,目前提供了广泛的伤口管理解决方案。本文旨在强调和区分目前可供医生选择的缝合材料,并对未来缝合材料进行展望。力求提供现有生物材料的最新现状。
缝合线是用于缝合人体各部分的股线或纤维。鉴于缝合线定义的广泛性,自然存在许多不同类型的缝合线。虽然许多缝合线由天然材料制成,但本综述将主要关注合成材料。外科手术无处不在,这确保了外科缝合线市场的巨大规模。2021年,手术缝合线的市场规模超过 44 亿美元。在此期间,由于手术数量的增加和新型缝合材料的推出,预计每年的增长率为 5%。
为了讨论不同的合成缝合线,将把缝合线分为可吸收缝合线和不可吸收缝合线。我们将讨论每个缝合线系列的组成、几何形状和用途,以便为寻求比较不同缝合线材料特性的人提供有用的参考。这将包括尺寸、颜色等特征,以及用于区分缝合线的任何特殊特征。除了可吸收缝合线和不可吸收缝合线之间的区别,编织缝合线和单丝缝合线之间也存在区别。这将包含在每种缝合材料的讨论中。
01.可吸收缝合线与不可吸收缝合线:
选择可吸收缝合线还是不可吸收缝合线主要取决于伤口正常愈合所需的时间、是否需要拆除缝合线以及组织近似的位置。
可吸收缝合线的设计目的是植入人体后,随着时间的推移逐渐降解,无需取出。这些缝合材料设计成在体内容易水解和被酶侵蚀,并在植入后的特定时间表现出一定的拉伸强度曲线。可吸收缝合线是使用容易被人体代谢且不会产生有害副产品的材料制造的。一般来说,可吸收缝合线用于体内筋膜的近似缝合,其拉伸强度要求在几天到几个月之间。可吸收缝合线最常用的是合成聚酯,但也可使用肠线等天然产品。
不可吸收缝合线使用植入人体后不会降解的材料制造。相反,随着伤口的愈合,缝合线会被组织包裹并留在原位。因此,缝合线必须使用不会引起不良反应的材料制造。聚丙烯、尼龙和丝绸是制造不吸收缝合线的常用材料。不吸收缝合线可用于需要延长愈合时间的表面近似或内部伤口缝合。这类缝合线常用于心血管和神经外科手术、外部伤口缝合、体腔内伤口缝合以及假体连接。
02.单丝与多丝缝合线:
缝合线可分为单丝缝合线和多丝缝合线(或编织)缝合线。单丝缝合线由单股材料组成,通常没有涂层且不可吸收。由于单丝缝合线的表面积较小,因此与编织缝合线相比,单丝缝合线引起的炎症反应较少。虽然单丝缝合线比编织缝合线更容易在组织中移动,但其操作特性较差。单丝缝合线通常需要打更多的结来确保安全固定。
多丝缝合线由许多单丝编织而成。编织缝合线通常带有涂层并可吸收。表面积的增加确实会增加感染的几率,也会增加通过组织的难度。因此,编织缝合线通常会涂上一层材料,以提供更均匀的表面。编织缝合线比相同尺寸的单丝缝合线更结实,提高了打结的安全性。
03.涂层缝合线与无涂层缝合线:
在缝合线中添加涂层材料是确保性能稳定和改善操作的重要一环。通常情况下,在编织缝合线中添加涂层材料是为了改善缝合线在组织中的通过性,并减少感染的表面积。涂层还可用于将抗菌剂(如三氯生和葡萄糖酸氯己定等)引入缝合线,以提供抑制区。常用的涂层包括硬脂酸钙、蜡、聚四氟乙烯、硅树脂以及多种共聚物。
04.缝合线尺寸:
缝合线的尺寸是指单丝缝合线或编织缝合线的直径,可分为公制尺寸或 USP(美国药典)尺寸。在 USP 尺寸系统中,可吸收缝合线的尺寸从最小的 10-0 到最大的 4 号不等。在公制尺寸系统中,可吸收缝合线的尺寸范围从 0.2 号(与 USP 10-0 相同)到 6 号(与 USP 4 号相同)。不可吸收缝合线也符合这些尺寸标准,但范围更大。在 USP 尺寸系统中,不可吸收缝合线的尺寸范围从 12-0 号(公制尺寸 0.01)到 10 号(公制尺寸 12)。如 USP <861> 所述,在确定这些尺寸时,必须测量至少 10 股缝合线的直径。
二、单体
与任何聚合物一样,生产最终产品时必须考虑所用的单体。目前,目前,五种单体已获得 FDA 批准用于合成可吸收缝线。批准的单体有乙交酯、丙交酯、对二氧环己酮、三亚甲基碳酸酯和ε-己内酯。
01.丙交酯:
丙交酯((3S,6S)-3,6-二甲基-1,4-二恶烷-2,5-二酮)由乳酸二聚形成。由于乳酸的直接反应会产生低分子量聚合物,因此需要从二聚体进行聚合。这种低分子量产品可通过加热和真空来生产丙交酯。由于手性中心的存在,丙交酯同时存在d和l构象,从而产生多种聚合可能性。均聚物 PLLA 使用天然存在的 l 异构体,而 PDLLA 使用 d 和 l 异构体的混合物。均聚物PDLA具有比PLA更高的结晶度,但目前在手术缝合领域没有任何应用。聚乳酸的合成最常通过丙交酯在辛酸亚锡催化剂存在下的开环聚合来实现。虽然辛酸亚锡是最常见的催化剂,但其他金属催化剂(如锌粉和异丙醇铝)已被证明对 PLA 聚合有效。
02.乙交酯:
乙交酯(1,4-二恶烷-2,5-二酮)是由乙醇酸二聚形成的,已成为合成可吸收缝线领域最常见的单体之一。乙醇酸是最简单的α-羟基酸,其直接聚合不适合制备高分子量聚合物。单体的缩合是可逆反应,容易发生水解解聚。因此,采用在减压下加热低分子量聚乙醇酸制成的环状二聚体来代替乙醇酸。乙交酯在催化剂存在下加热以引发开环聚合。典型的催化剂包括辛酸亚锡(乙基己酸锡(II))、硝酸锌、三氧化锑或三卤化锑。辛酸亚锡是最常用的催化剂,因为该材料已获得 FDA 批准作为与食品接触的树脂一起使用的催化剂。对于缝合线生产中使用的大多数聚合物来说,乙交酯的含量是受控制的。除少数例外,乙交酯构成了缝合线主链的大部分。与对二氧环己酮或ε-己内酯等单体相比,由于运动自由度降低,乙交酯与丙交酯通常被称为聚合物主链的硬质或刚性部分。
03.对二氧环己酮:
对二氧环己酮,有时称为 PDO,是1,4-二氧六环-2-酮的通用名称。传统的PDO制备方法是乙二醇单钠盐与氯乙酸在惰性气氛下反应。实现起始材料向羟基乙氧基乙酸钠的转化,随后在HCl存在下形成游离羟基酸。通过在乙醇中沉淀然后过滤获得粗产物。然后进行多次重结晶和蒸馏以获得纯化的产品。该合成路线多年来一直用于 PDO 单体的制造,直到提出更有效的途径。另一种使用更广泛的合成路线依赖于二甘醇在亚铬酸铜催化剂存在下在高温下脱氢。将反应产物通过分子筛干燥并真空过滤。添加苄基溴和吡啶,并将反应混合物减压蒸馏,然后添加至过量的乙酸乙酯中。将溶液冷却至-20℃并添加晶种,然后将混合物进一步冷却至-34℃。进行额外的过滤和重结晶以得到最终的纯化产物。
04.三亚甲基碳酸酯:
三亚甲基碳酸酯 (1,3-dioxan-2-one),有时称为 TMC,是 FDA 批准的用于制造 Caprosyn、Monosyn、Biosyn、Maxon 和 Maxon CV 缝合产品的单体。TMC在100℃以上发生自发聚合,可由1,3-丙二醇与氯甲酸乙酯或氧杂环丁烷与二氧化碳在VO(acac)催化剂存在下合成。虽然TMC能够进行开环聚合形成聚(三亚甲基碳酸酯)PTMC,但该聚合物机械强度低,不适合作为缝合材料。因此,TMC 与乙交酯和其他经批准的单体偶联形成多嵌段共聚物。
05.ε-己内酯:
ε-己内酯通常简称为己内酯,是己酸的七元环状内酯。这种单体是通过拜尔-维利格氧化(一种将环酮转化为内酯的常用技术)由环己酮商业合成的。与 TMC 非常相似,己内酯能够进行开环聚合以生成聚己内酯 PCL。然而,与 PTMC 非常相似,PCL 均聚物不具备用作缝合材料的有利特性。就 PCL 而言,其缺点是降解时间长达数年。为了提高降解速度,将己内酯添加到其他单体中以生产适合用作缝合线的多嵌段聚合物。
三、均聚物
聚乙交酯:
第一种合成可吸收缝合线聚乙交酯 (PGA) 于 1970 年由 Davis 和 Geck 以 Dexon 名称首次上市。尽管 Dexon 仍在市场上销售,但它现在是 Covidien 的产品。Dexon 提供单丝和编织、涂层和未涂层以及未染色或染色(绿色)两种形式。除了涂有聚氧乙烯氧丙烯共聚物的缝线 Dexon Plus 和涂有聚己酸酯的缝线 Dexon II 之外,还提供无涂层版本 Dexon S30。PGA 缝合线可提供尺寸为 8-0 至 2 的编织缝合线和尺寸为 10-0 至 8-0 的单丝缝合线。对于尺寸 6-0 或更大,PGA 在植入后两周保留约 65% 的拉伸强度,在植入后三周保留约 35%。对于尺寸 7-0 或更小,PGA 在植入后两周保留约 55% 的拉伸强度,在植入后三周保留约 20%{Covidien, #109}。市场上还有其他 PGA 缝合线,商品名称为 Petcryl (Dolphin Sutures)、Visorb (CP Medical)、Truglyde (Sutures India)、Safil (B. Braun AG)、PGA Resorba (Resorba)。Ethicon 最近获得了 510(k) 批准,其 PGA 缝合线的商品名为 Pliasure。
PGA 提供了一种肠线的替代品,因为它具有已知的降解特性。自从引入聚乙交酯缝合线以来,它在短期伤口闭合方面有着重要的用途。虽然 PGA 具有较高的初始拉伸强度,但两周后强度损失约 50%,四个星期后强度损失 100%。该材料在植入后四到六个月内完全降解。与大多数合成可吸收缝合线一样,PGA 是在有机金属催化剂存在下通过乙交酯开环聚合合成的。常见的催化剂包括氯化亚锡和三烷基铝。这种聚合方法可以产生分子量在 20 至 140 kDa 之间的产物。该范围内的产品适合挤出成缝合材料。Dexon 是最著名的聚乙交酯缝合线,通过 PGA 切片熔融纺丝、然后延伸、退火和在真空烘箱中处理而制造。由于 PGA 的高度结晶性质,这种缝合线通常被生产为编织复丝缝合线,或非常小的单丝缝合线。PGA 的灭菌是通过使用环氧乙烷气体来实现的,因为暴露于伽马辐射已被证明会降低最终产品的拉伸强度。
02.聚丙交酯:
尽管 PLA 与 PGA 具有相似的结构主链,但聚合物的性能却明显不同。目前市场上还没有使用 PDLA 或 PLDLA 的缝合线。唯一获得 FDA 批准的 100% PLLA 缝合线是由 Teleflex 制造的 Orthodek。由于吸收时间较长(5.6 年),Orthodek 适用于需要延长近似时间的软组织结扎,例如韧带或肌腱修复。Orthodek 被批准用于尺寸 2(公制尺寸 5)的未染色、编织和涂层缝合线。有关该产品的信息很少,自 2014 年 12 月 26 日起,Orthodek 的商标状态被列为“未在宽限期内申请继续使用,不可撤销”。
03.聚对二氧环己酮:
聚对二氧环己酮(通常称为 PDS、PPDO 或 PDO)的合成是通过高纯度单体 1,4-二氧杂环己烷-2-酮的开环来实现的。Ethicon 推出的 PDS 缝合线提供了第一款大尺寸(2-0 及更大)单丝可吸收缝合线。PDS 为筋膜缝合提供了 Vicryl 和 Dexon 的替代方案,因为它可以将拉伸强度保持六周,而 Vicryl 只能保持三到四个星期。作为一种单丝缝合线,与编织缝合线相比,PDS 可以减少阻力,并减少组织炎症。1982 年,随着 PDSII 的推出,PDS 的生产取得了进步。虽然化学性质相同,但缝合线在熔化温度以上进行退火,软化缝合线的外部并提高最终产品的柔韧性。
PDS 可用作 USP 尺寸 7-0 至 2 的单丝缝合线。对于尺寸 3-0 或更大尺寸,PDS 在植入后两周保留约 80% 的拉伸强度,在植入后六周保留约 60%。对于尺寸 4-0 或更小,PDS 在植入后两周保留约 60% 的拉伸强度,在植入后六周保留 35%{Ethicon, 2017 #119}。可以购买未染色的或用 D&C Violet #2 染色的产品。聚对二氧环己酮以 PDS II (Ethicon)、PDS Plus (Ethicon)、MonoPlus (Aesculap)、Monodek (Teleflex)、Surusynth (Suru International)、DemeDIOX (DemeTech) 和 Duracryl (Dolphin) 等商品名进行销售。聚对二氧环己酮的灭菌是通过环氧乙烷气体实现的。
04.聚(4-羟基丁酸酯):
聚(4-羟基丁酸酯)或 P4HB 是一种用于制造手术缝合线的特殊聚合物,因为它不是通过任何传统单体的开环聚合来制造的。相反,P4HB 是由微生物通过羟基丁酰辅酶 A 的原位聚合产生的。P4HB 缝合线已获得 FDA 批准使用,并以 TephaFLEX (Tepha, Inc.) 和 MonoMax (Aesculap) 名称进行销售。P4HB 缝合线有 5-0 至 2 号尺寸可供选择,30 周后仍能保持其初始拉伸强度的约 50%。降解在植入后 12 至 18 个月内完成{Tepha, #160}。P4HB 的灭菌是通过使用环氧乙烷气体来实现的,因为暴露在伽马辐射下已被证明会降低最终产品的分子量。
四、两种单体的聚合物
在许多情况下,均聚物缝合线的特性无法满足外科医生的需求,也无法满足组织的抗拉强度。因此,使用了几种在聚合物主链中具有多种组分的聚合物。本节将重点介绍用于制造缝合线的双嵌段聚合物,这也是使用最多的一类聚合物。
01.聚(乙交酯-丙交酯):
聚(乙交酯-丙交酯),也称为 PLGA 或聚乳酸,是一类用于医疗器械行业的共聚物。通过改变每种单体的摩尔百分比,可以调节最终聚合物的物理特性。此类共聚物中最常见的摩尔比是 90% 乙交酯与 10% 丙交酯,也称为聚乳酸 910。Polyglactin 910 于 1974 年首次推出,名称为 Vicryl (Ethicon),为 PGA 缝合线的快速降解提供了一种替代方案。虽然大多数 Polyglactin 910 缝合线都是编织的,但也有几种较小的单丝尺寸(10-0 和 9-0)可供选择。单丝 Polyglactin 910 在植入后两周保留了大约 75% 的拉伸强度,在植入后四周保留了 25%。编织Polyglactin 910 有 USP 尺寸 8-0 至 3 可供选择,可以未染色或用 D&C Violet #2 染色。编织 Polyglactin 910 在植入后两周保留约 75% 的拉伸强度,在植入后三周保留约 40%。单丝和编织聚乳酸 910 在植入后 56 至 70 天内吸收完毕。在 Vicryl 产品系列中,为了减少穿透组织的阻力,复丝缝合线上涂有等量的Polyglactin 370 和硬脂酸钙的混合物。Polyglactin 370 是另一种共聚物,由 65% 的丙交酯和 35% 的乙交酯组成。Petcryl 910 和 Trusynth 也使用相同的涂层共聚物。Polyglactin 910 的销售名称为 Vicryl(Ethicon)、Petcryl 910 (Dolphin)、DemeCRYL (DemeTech) 和 Trusynth (Sutures India)。PG910 的灭菌是通过使用环氧乙烷气体来实现的。
Vicryl Rapide (Ethicon) 是 Vicryl 的一种版本,经过伽马射线照射以提高吸收率,同时仍提供相同的初始拉伸强度。Vicryl Rapide 在 14 天后失去所有拉伸强度,而未经处理的 Vicryl 在 4 周后仍保持一定的拉伸强度。类似产品的名称为 DemeQUICK57 (DemeTech)、Petcryl 910 Fast (Dolphin) 和 Trusynth Fast (Sutures India)。通过环氧乙烷气体实现灭菌。
Vicryl Plus60 (Ethicon) 是另一种可用的缝线,与 Vicryl 和 Vicryl Rapide 不同的是,Irgacare MP(一种三氯生的纯化形式)也涂在缝线表面,在伤口愈合过程中提供抗生素屏障。类似的产品以 Trusynth Plus(Sutures India)的名称销售。Dolphin Sutures 提供另一种抗菌聚乳酸 910 缝合线,称为 Petcryl CS。Petcryl CS 涂层用抗菌氯己定代替了抗菌三氯生。此时还应该提及 Polysorb (Covidien),因为它是由 93% 乙交酯和 7% 丙交酯组成的聚乳酸。与其他 Polyglactin 910 缝合线一样,Polysorb 是一种复丝缝合线,可以未染色或用 D&C Violet #2 染色。然而,与其他聚乳酸缝合线不同的是,该涂层由聚(ε-己内酯-共-乙交酯)和硬脂酰乳酸钙组成。使用环氧乙烷气体进行灭菌。
除了 Polyglactin 910 和 Polyglactin 370 之外,Polyglactin 缝合线产品组合中还有另一个成员 Panacryl。通过基本上反转聚乳酸 910 的单体比例,由 95% 丙交酯和 5% 乙交酯组成的 Panacryl 在 6 个月后能够保持 60% 的强度。Panacryl 是一种未染色的编织缝合线,涂有 90% ε-己内酯和 10% 乙交酯的共聚物。它于 1996 年首次获得 FDA 批准,提供市场上最持久的可吸收缝线。然而,由于出现了一些并发症,该产品于 2006 年被召回并从市场上撤下。人们发现,许多患者对缝合材料产生了不良反应,并且他们的身体将其视为异物而排斥。
02.聚对二氧环己酮乙交酯共聚物:
聚对二氧环己酮乙交酯共聚物(PDG)是一种共聚物,目前尚未作为缝合材料上市。2015年,Ethicon为由92%对二氧环己酮和8%乙交酯组成的PDG共聚物的发明申请了专利。
03.聚(对二氧环己酮-三亚甲基碳酸酯):
聚(对二氧环己酮-三亚甲基碳酸酯)是一种共聚物,目前尚未作为缝合材料上市。已经进行了一些工作来评估其作为药物输送系统的适用性,但目前还没有在缝合线中使用这种材料的专利。
04.聚(乙交酯-三亚甲基碳酸酯):
聚(乙交酯-三亚甲基碳酸酯),也称为 PGTMC 或聚乙醇酸酯,是 Covidien 专门用于 Maxon 缝合线的共聚物。该共聚物的摩尔比为 64% 乙交酯与 36% TMC。Maxon 是一种无涂层的单丝缝合线,可不染色或用 D&C Green #6 染色,并在植入后 4 周内保持 50% 的拉伸强度。Maxon 缝合线有 USP 尺寸 7-0 至 1 可供选择。除了 Maxon 之外,该缝合线的一个版本 Maxon CV 也被批准用于儿科心血管手术。与 Maxon 一样,这种缝合线是无涂层的单丝缝合线。然而,Maxon CV 仅提供 USP 尺寸 7-0 至 4-0,并用 D&C Green #6 染色。Maxon 的灭菌是通过使用环氧乙烷气体来实现的。
05.聚(乙交酯-共-ε-己内酯):
聚(乙交酯-共聚-ε-己内酯),也称为 PGCL 或聚己内酯 25,是由 75% 乙交酯和 25% ε-己内酯组成的嵌段共聚物。Poliglecaprone 25 是一种单丝缝合线,可提供未染色或用 D&C Violet #2 染色的缝合线。PGCL 提供 USP 尺寸 6-0 至 1。PGCL 与众不同的关键在于其柔韧性优于其他单丝缝合线(例如 PDS)。这是通过合成己内酯和乙交酯的预聚物以产生软聚合物链来实现的。该预聚物不具有与最终产品相同的单体组成。因此,随后将更多的乙交酯添加到预聚物中,将硬链段掺入聚合物链中。这改善了最终产品的物理特性,实现高拉伸强度,同时提高了柔韧性。未染色的缝线具有较高的初始拉伸强度,一周后会降低至初始强度的 50-60%,两周后会降低至初始强度的 20-30%。染色缝合线的降解速度稍慢,一周后仍保留其初始强度的 60-70%,两周后仍保留 30-40%。缝合线在植入后 91 至 119 天之间完成完全水解和吸收。Poliglecaprone 25 的销售名称为 Monocryl (Ethicon)、Petcryl Mono (Dolphin)、DemeCAPRONE (DemeTech)、Monoglyde (Sutures India)。Monocryl Plus (Ethicon) 是另一种可用的 poliglecaprone 25 缝合线,涂有 Irgacare MP,可在伤口愈合过程中提供抗生素屏障。poliglecaprone 25 的灭菌是通过使用环氧乙烷气体来实现的。
06.聚(丙交酯-ε-己内酯):
聚(丙交酯-ε-己内酯),也称为 P(LA/CL),于 1998 年首次被报道为一种潜在的缝合材料。采用常用的缝合单体,可以通过开环聚合合成由 75% 丙交酯和 25% ε 己内酯组成的共聚物。目前,唯一市售的 P(LA/CL) 缝合线是 Surgisorb M(Sutures - UK),它可以是未染色的,也可以是用 D&C Violet #2 染色的。它是一种尺寸为 8-0 至 2 的单丝缝合线,涂有硬脂酸钙和 P(LA/CL) 的混合物。研究表明,P(LA/CL) 缝合线在 4 周后仍能保持其初始拉伸强度的 75%,并在 25 周后失去所有拉伸强度。未能找到FDA对这种缝合线的 510(K) 批准,但这种聚合物已被批准作为神经封盖装置的一部分和用于伤口支撑的可吸收片材。
五、三种单体的聚合物
01.聚(乙交酯-共聚-三亚甲基碳酸酯-共聚-ε-己内酯):
聚(乙交酯-三亚甲基碳酸酯-ε-己内酯),通常称为 Monosyn,是由 Aesculap 生产的缝合线。Monosyn 是一种三嵌段共聚物,由 72% 乙交酯、14% 三亚甲基碳酸酯和 14% ε-己内酯组成。作为一种三嵌段聚合物,Monosyn 具有 ABA 结构。在此命名方案中,A 嵌段是聚乙交酯,即聚合物的刚性组分。赋予柔韧性的B嵌段是聚(乙交酯-共-三亚甲基碳酸酯-共-ε-己内酯)嵌段共聚物。为了合成最终聚合物,软链段首先在150℃以上的温度下在熔体中聚合,生成二羟基封端的三元共聚物。然后三元共聚物沿着乙交酯在200至250℃之间熔化。这是在适当的催化剂或双功能引发剂存在下进行的。通过该反应,实现了最终ABA三嵌段共聚物的合成。然后将聚合物熔纺到水浴中,然后进行拉伸和退火。Monosyn 是一种无涂层的单丝缝合线,可提供未染色或用 D&C Violet #2 染色。它在植入后两周仍保持 50% 的拉伸强度。水解在植入后 60-90 天内完成。Monosyn 的 USP 尺寸为 7-0 至 2。Monosyn 的灭菌是通过使用环氧乙烷气体实现的。
02.聚(乙交酯-共-三亚甲基碳酸酯-共-对二氧环己酮):
聚(乙交酯-三亚甲基碳酸酯-对二氧环己酮),也称为Glycomer 631,俗称Biosyn,是Covidien生产的缝合线。Biosyn 是一种三嵌段共聚物,由 60% 乙交酯、14% 对二氧环己酮和 26% 三亚甲基碳酸酯组成。与 Monosyn 一样,Biosyn 是 ABA 共聚物。然而,与 Monosyn 不同的是,中心嵌段不是三元共聚物,而是 35% 对二氧环己酮和 65% 三亚甲基碳酸酯的共聚物。该共聚物用含有至少50%乙交酯和小于50%对二氧环己酮的共聚物封端。调节封端共聚物的比例以达到 Glycomer 631 的最终比例。Biosyn 是一种无涂层单丝缝合线,可以未染色或用 D&C Violet #2 染色。水解在植入后 90-110 天内完成。Biosyn 的降解效果与 Vicryl 相当,拉伸强度可维持三周,四周后仍保留约 8%。关于 Biosyn 降解情况的详细信息目前尚不清楚。Biosyn 的 USP 尺寸为 6-0 至 1。Biosyn 的灭菌是通过使用环氧乙烷气体实现的。
03.聚(ε-己内酯-共-三亚甲基碳酸酯-共-对二氧环己酮):
聚(ε-己内酯-共-三亚甲基碳酸酯-共-对二氧环己酮)是一种目前尚未作为可销售缝合线销售的材料,但已显示出作为潜在缝合材料的前景。通过两步聚合工艺合成了一系列聚(三亚甲基碳酸酯-共-ε-己内酯)-嵌段聚(对二氧环己酮)共聚物。评估了合成聚合物作为缝合材料的潜力。由90%对二氧环己酮、5%三亚甲基碳酸酯和5%ε-己内酯组成的聚合物作为缝合材料具有优异的潜力。缝线在植入后 120 至 150 天之间开始降解,并在植入后 210 至 240 天之间完全吸收。这种潜在材料在体内作为无涂层单丝缝合线进行了评估。这种材料的性能表明它可与 PDSII 和 Maxon 等其他单丝缝合线相媲美。
六、四种单体的共聚物
01.聚(乙交酯-co-L-丙交酯-co-三亚甲基碳酸酯-co-ε-己内酯):
聚(乙交酯-共-L-丙交酯-共-三亚甲基碳酸酯-共-ε-己内酯),又称聚甘酮6211,俗称Caprosyn,在合成缝合线领域是独一无二的。这是目前市场上唯一包含四种不同单体的缝合线。Caprosyn 由 Covidien 制造,是一种用于短期缝合组织的缝合线。由于其快速降解,Caprosyn 提供了传统肠道缝合线的替代方案,可以引发组织炎症反应。它在植入后 5 天保持其初始拉伸强度的 60%,在植入后 10 天保持其初始拉伸强度的 20-30%。水解在植入后 56 天内基本完成。Caprosyn 是一种无涂层的单丝缝合线,可以不染色或用 D&C Violet #2 染色。Caprosyn 的 USP 尺寸为 6-0 至 1。Caprosyn 的灭菌是通过使用环氧乙烷气体实现的。
七、不可吸收缝线
01.聚酰胺:
有两种聚酰胺已被用作不可吸收的手术缝合线:尼龙 6 和尼龙 6,6。尼龙 6,或称聚己内酰胺,是通过 ε-己内酰胺的开环聚合而制造的。尼龙6,6是由六亚甲基二胺和己二酸缩聚而成的共聚物。尼龙缝合线有单丝和编织两种配置,具体取决于其预期应用。
编织缝合线由尼龙 6,6 制成,可以是未染色的,也可以是用原木染料染成黑色的,以增强可视性。编织尼龙 6,6 缝合线有 6/0 至 1 尺寸可供选择,并以涂蜡的 Nurolon (Ethicon) 和涂硅的 Surgilon (Covidien) 名称销售。单丝尼龙缝合线的灭菌可以通过使用 Cobalt-6091 或环氧乙烷气体的伽马射线灭菌来实现。
单丝尼龙缝合线由尼龙 6 和尼龙 6,6 制成,可提供未染色、用原木染料染成黑色、用 D&C Green #5 染成绿色或用 D&C Blue #2 染成蓝色。单丝尼龙缝合线的尺寸有 11/0 至 2,销售名称为 Ethilon (Ethicon)、Monosof (Covidien)、Dermalon (Covidien) 和 Nylon (Teleflex)。单丝尼龙缝合线的灭菌可以通过使用 Cobalt-60 或环氧乙烷气体的伽玛灭菌来实现。
02.聚酯:
聚对苯二甲酸乙二醇酯,通常称为 PET 或聚酯,是一种用作不可吸收缝合线的材料。聚酯缝合线可用作单丝缝合线,或带或不带 PTFE 涂层的编织缝合线。它可以是未染色的、用 D&C Green #6 染成绿色的,或者是用绿色和未染色的缝合线编织在一起的。编织缝合线提供最大尺寸,可用 USP 尺寸 6/0 至 5。单丝缝合线有 USP 尺寸 11/0 至 8/0。聚酯缝合线的销售名称为 Mersilene (Ethicon)、Procare (Dolphin Sutures)、Cottony II(Deknatel - 无涂层)、Polydek(Deknatel - 轻质 PTFE 涂层)和 Tevdek(Deknatel - 重质 PTFE 涂层)。聚酯缝线的灭菌可以通过使用 Cobalt-60 或环氧乙烷气体的伽玛灭菌来实现。
高分子量 PET 的使用也因其在心血管应用中的适用性而值得注意。有几种聚酯缝合线专门用于此目的,与典型的 PET 缝合线略有不同。由高分子量 PET 制成的缝线有多种涂层可供选择,可以是未染色的,也可以是用 D&C Green #6 染成绿色的。这些缝线有 USP 尺寸 5 至 7/0 可供选择。Ethibond Excel(Ethicon)涂有聚丁酸酯。Surgidac (Covidien) 可提供无涂层或带聚己二酸丁二醇酯涂层的产品。Ti-Cron (Covidien) 涂有硅胶。高分子量 PET 缝合线的灭菌可以通过使用 Cobalt-60 或环氧乙烷气体的伽玛灭菌来实现。
聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT) 是 B. Braun 公司提供的一种单丝缝合线,名称为 Miralene。有关该缝合线的可用信息有限,目前未在 Aesculap 缝合线产品组合概述中列出。
聚丁酯 (PBE) 也用于 Novafil (Covidien) 和 Vascufil (Covidien) 缝合线。这些缝线由 84% 对苯二甲酸丁二醇酯和 16% 聚四亚甲基醚二醇的共聚物组成。Covidien 声称,这使得缝线具有“抗蠕变性”,并且在水肿消退后能够恢复到原来的形状。由于这种缝线比传统的不可吸收缝线具有更大的弹性,因此能够随着伤口部位的肿胀而拉伸和缩回,从而减少因拉动缝线而造成的组织损伤。这种材料也比聚丙烯更耐磨,并且可以减少过早破损的情况。两种缝合线均为单丝缝合线,但 Vascufil 涂有 Polytribolate,这是一种可吸收聚合物,由 51% ε-己内酯、9% 乙交酯和 40% Poloxamer 188 组成。Poloxamer 188 是聚氧乙烯和聚氧丙烯的共聚物。Novafil 提供 USP 尺寸 2 至 7/0,并提供透明或用铜酞菁染成蓝色的颜色。Vascufil 的尺寸有 2/0 至 7/0,并用铜酞菁染成蓝色。聚丁酯缝合线的灭菌是通过使用 Cobalt-60 的伽马射线灭菌来实现的。
03.聚偏二氟乙烯:
聚偏二氟乙烯(PVDF)是一种不可吸收的缝合线,其操作特性与聚酯和聚丙烯缝合线相似,但与聚酯缝合线相比不易形成血块,与聚丙烯缝合线相比不易失效。在大多数应用中,聚偏二氟乙烯(PVDF)的性能与聚丙烯缝合线相当,但操作性更好,耐久性更长。PVDF 是一种无涂层单丝缝合线,有黑色或用铜酞菁染成蓝色两种颜色。这种缝合线的USP规格为 10/0 到 2 号,市售名称有 Resopren (Resorba)、Centidene (Centenial)、PVDF (Eye4Vision)、PVDF (Daps Tech) 和 PVDF (Acufirm)。Teflene 是 PVDF 缝线的一个名称,曾是 Peters Laboratories 的商标,但后来已被放弃。PVDF 缝合线的灭菌是通过环氧乙烷气体实现的,不过它也可以使用 Cobalt60 进行伽马射线灭菌。
聚(六氟丙烯-偏二氟乙烯)是由六氟丙烯和偏二氟乙烯组成的共聚物,并且以商品名Pronova(Ethicon)销售。单体的组成取决于缝合线的尺寸,偏二氟乙烯的含量范围为 20% 至 50%。Ethicon 声称,通过在结构中加入额外的单体,在不使材料具有“弹性”的情况下降低柔顺性,从而改善了 PVDF 的处理特性。Pronova 是一种无涂层单丝缝合线,有未染色或用铜酞菁染色为蓝色两种可供选择。该缝合线有 USP 尺寸 8/0 至 2/0 可供选择。PVDF 缝合线的灭菌是通过使用环氧乙烷气体来实现的。
04.聚四氟乙烯(Poly(tetrafluoroethylene)):
聚四氟乙烯(PTFE),俗称特氟龙,是一种既可用作缝合线又可用作缝合线涂层的材料。PTFE 是一种无涂层的单丝缝合线,有白色和黑色两种颜色可供选择,通常与黑色针头搭配使用以提高可视性。这种缝合线的美国药典规格为 6/0 至 2/0,在市场上的名称有 Cytoplast(Osteogenics)、PTFE(Omnia)、PTFE(Coreflon)、Cyto Surg(Salvin)和 Gore-Tex(Gore Medical)。Gore-Tex 缝合线不符合 USP 尺寸,以心血管 (CV) 尺寸 CV8 至 CV0 出售。不过,这些尺寸是根据缝合线膨胀前的测量结果确定的。这是因为缝合线的体积中约有 50% 是空气。Gore-Tex 多孔性很强,膨胀后的直径远远大于其他同类缝合线。这使得缝合线直径与针头直径相当,减少了针头穿透组织时留下的空隙。这就减少了开口处的出血量。此外,高多孔性大大降低了缝合线的硬度,使其硬度比同等尺寸的聚丙烯缝合线低 100 倍。聚四氟乙烯缝合线的灭菌是通过环氧乙烷气体实现的。
05.聚烯烃:
等规聚丙烯,通常缩写为PP,广泛用作不可吸收的单丝缝合线。40 多年来,聚丙烯缝合线一直用于心血管手术以及表面损伤的组织缝合。由于其悠久的使用历史,它经常被用作需要不可吸收材料的缝合线。大多数不可吸收缝合线都旨在作为聚丙烯缝合线的替代品,因为这是不可吸收单丝缝合线的既定系统。等规聚丙烯是由丙烯通过齐格勒-纳塔催化剂聚合而成。它可以是未染色的或用铜酞菁染成蓝色的。聚丙烯缝合线的规格从 USP 10/0 到 2 不等,在市场上销售的名称有 Prolene (Ethicon)、Duracare (Dolphin Sutures)、Surgipro II (Covidien)、Deklene II (Deknatel)、Surulene (Suru)、Premilene (B. Braun)。近年来,有报道称在缝合线中使用间规聚丙烯。聚丙烯缝合线的灭菌是通过环氧乙烷气体实现的。
06.超高分子量聚乙烯:
超高分子量聚乙烯 (UHMWPE) 是一种分子量在 2 至 6 兆道尔顿之间的聚乙烯。由于分子量极高,UHMWPE缝合线比相同尺寸的其他缝合线更坚固,因此在需要一定拉伸强度时可以使用更小尺寸的缝合线。超高分子量聚乙烯是一种无涂层的编织缝合线,USP 尺寸为 5/0 至 5,在市场上的名称有 Force Fiber (Teleflex)、FiberWire (Arthrex)、TigerWire (Arthrex)、Orthocord (Depuy)、PowerFiber (CP Medical) 和 CP-Fiber (CP Medical)。大多数 UHMWPE 缝合线与另一种聚合物共同编织,以赋予颜色和良好的操作性能。PowerFiber 提供白色或带有绿色聚乙烯示踪剂的白色。CP-Fiber 提供白色或带有蓝色或黑色聚乙烯跟踪器的颜色。Force Fiber 有白色和蓝色两种颜色,不含编织聚合物。Green Force 纤维是 UHMWPE 和聚酯之间的共编织物。绿色/白色版本以及白色/绿色版本以相同的方式实现。白色/蓝色版本是 UHMWPE 和蓝色聚丙烯编织而成。白色/黑色版本由 UHMWPE 和黑色尼龙 6,6 编织而成。Orthocord 是 62% 聚二氧环己酮 (Ethicon) 和 38% UHMWPE 的复合编织物。PDS 可以用 D&C Violet #2 或 D&C Blue #6 染色,使缝合线呈现蓝色或紫色。PDS 还涂有由 90% ε-己内酯和 10% 乙交酯组成的共聚物。UHWMPE 缝合线的灭菌是通过使用环氧乙烷气体来实现的。
八、未来发展方向
01.倒刺缝合:
在有刺缝合线或无结缝合线领域已取得了一些进展。在缝合线表面上添加结构,其位置与缝合线穿过组织的方向相反,允许在缝合线的整个长度上施加均匀的力。这也消除了沿着伤口闭合的长度在缝合线中打结的需要。这种结构的结合是通过使用切割模具来实现的。将大缝线穿过切割模具,切除多余的缝线材料以达到最终的配置。这使得外科医生能够以更少的时间和更少的失血来执行复杂的手术,最常见的是腹腔镜手术。无结缝合线由多种聚合物制成,包括聚对二氧环己酮、聚卡普隆 25、聚丙烯和尼龙。这些产品的尺寸为 USP 5-0 至 1,并以 Stratafix (Ethicon)、Quill (Surgical Specialties Corporation) 和 V-Loc (Covidien) 等名称进行销售。
02.聚环氧丙烷缝合线:
最近的一项专利申请报告了在嵌段共聚物的设计中使用聚环氧丙烷(PPO)。这种缝合线目前正在开发中,被称为 Voyager。这标志着第一款不同于 FDA 批准使用的五种单体的合成可吸收缝合线。该装置的主要优点是持久的结拉力,甚至超过了 PDS 缝合线。大约五周后,PDS 缝合线的拉伸强度急剧下降。虽然 PPO 缝合线的初始拉伸强度较低,但设计者声称,过去五周的时间段内的强度高于 PDS。这对于完全愈合缓慢的组织的近似至关重要。例如,在剖腹手术中,打开腹壁。健康患者的腹壁愈合大约需要两个月的时间,但许多患者的愈合时间可能更长。Voyager 装置将允许扩大腹壁的接近范围并确保伤口完全闭合。这有利于减少切口疝,切口疝在剖腹手术中相当常见(~20%)。据估计,切口疝发生率可减少 50%。
03.二乙酰甲壳素涂层缝合线:
最近有人提出,,二乙酰甲壳素(DAC)涂覆的丝线缝合线可以作为目前缝合技术的替代品,原因是甲壳素在自然界中丰富,并且对该材料没有生物反应。DAC丝线缝合线显示出与目前产品类似的降解速度,并且具有相当的机械性能。抗菌活性和拉伸强度的评估显示与商业替代品相比具有良好的效果。此外,作者报告说,甲壳素的天然抗菌特性可用作缝线涂层,并且与对照缝线相比,该缝线似乎可以加速愈合过程。此外,基于甲壳素的敷料已获得批准,目前已在市场上销售。
04.抗生素释放缝合线:
将抗生素引入缝合线体内的技术目前尚未引入市场。缝合材料的典型抗生素负载是在涂覆阶段实现的,其中缝合线穿过含有目标化合物的浆料。然而,最近有人建议使用聚(L-丙交酯)、PEG 和左氧氟沙星湿法静电纺丝到丝上来生产缝合线。直径为 45 μm 的涂层线具有应用于精细尺寸或编织缝合线的潜力。丝线缝合线的处理特性与未改性的丝线缝合线相当,但对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有抗生素活性。含有抗生素的丝线缝合线是目前缝合线市场上尚未提供的产品。由于丝线是世界上大部分地区首选的缝合线材料,将抗生素活性添加到丝线上对丝线缝合线市场产生了重大影响。
05.氨基酸纳米凝胶复合缝合线:
向丝线缝合线引入含有三氯生的可生物降解纳米凝胶。通过制备载有三氯生的l-赖氨酸巨分子凝胶,并使用胰蛋白酶酶解巨分子凝胶,丝线缝合线在乙醇中脱胶,然后浸入纳米凝胶中,使其附着在外部。随着三氯生的引入,这种标准抗生素已获得批准作为缝合线涂层材料,该材料为传统丝线缝合线提供了可能的替代方案。