医用植入级可吸收材料

        合成可吸收缝合线由脂肪族可吸收聚酯制成，含有五种基本结构块中的一种或多种：乙交酯、L-丙交酯、对二氧杂环己酮、ε-己内酯和三亚甲基碳酸酯。除了三亚甲基碳酸酯结构块会产生无定形聚合物外，其他四种结构块产生的聚合物都是半结晶的。

        这些结构块中最重要的是乙交酯和L-丙交酯它们被认为是“硬”段，即刚性和柔韧性较差。ε-己内酯、对二氧杂环己酮和三亚甲基碳酸酯结构块被认为是“软”段，可提供更柔韧的缝合纤维。由 100% 乙交酯制成的可吸收缝合线在体内的吸收速度最快，而由 100% 或接近 100% L-丙交酯或对二氧杂环己酮制成的可吸收缝合线的吸收时间最长。

        乙交酯/L-丙交酯共聚物中乙交酯的摩尔百分比与共聚物的结晶度百分比之间的关系对于设计用于特定应用的生物材料至关重要，如 Reed 和 Gilding (1979) 所述。他们的数据表明，乙交酯-丙交酯共聚物必须具有大于 70% 摩尔百分比的乙交酯才能实现结晶特性。对于伤口闭合应用，合成的可吸收缝合线必须具有一定程度的结晶度才能实现适当的拉伸强度，而这种拉伸强度必须在水解降解过程中保持。这是因为结晶度极低或完全无定形的可生物降解聚合物降解速度太快，无法用作伤口闭合生物材料。因此，90:10 的乙交酯与 L-丙交酯摩尔比已被用作缝合线使用的最佳共单体比。然而，众所周知，100% 纯 L-丙交酯 PLLA 均聚物由于高结晶度和疏水性（来自侧甲基）而在体外和体内降解非常缓慢，据报道总吸收时间超过 5.6 年。

        除了纯 PDS 或 PDSII 仅具有软对二氧杂环己酮结构单元外，所有商用合成可吸收缝合线都具有至少一个硬段（乙交酯或 L-丙交酯），如表 11.1 所示。缝合线制造商将硬和软结构单元结合起来，制成柔韧的单丝可吸收缝合线，并定制缝合线强度损失和质量吸收曲线。在某些情况下，一种以上的软结构单元与硬结构单元相结合；但在所有情况下，硬段始终是主要成分（>50%）。下面列出了一些示例：

• monosyn 有一个硬段（乙交酯，72%）和两个软段（ε-己内酯和三亚甲基碳酸酯）；

• biosyn 有一个硬段（乙交酯，60%）和两个软段（对二氧杂环己酮和三亚甲基碳酸酯）；

• Maxon 和 Monocryl 都有一个硬段（乙交酯，67-75%）和一个软段（Maxon 中的三亚甲基碳酸酯为 32.5%，Monocryl 中的 ε-己内酯为 25%）；

• caprosyn 是唯一一种合成可吸收单丝缝合线，它有两个硬段（乙交酯和 L-丙交酯）和两个软段（ε-己内酯和三亚甲基碳酸酯）。

        这五种基本构件和商用可吸收缝合线的化学结构分别如图 11.1a 和 11.1b 所示。最近，基于 4-羟基丁酸酯的可吸收缝合线 (TephaFlex) 获得了 FDA 批准。TephaFlex 是由细菌生物工程制成的，而不是用于合成脂肪族可吸收聚酯的传统合成化学品。

表 11.1 商用合成可吸收缝合线的构件。

11.1 (a) 制造合成可吸收缝合线的六种构件。(b) 商用合成可吸收缝合线的化学结构。

        如果使用 DL-丙交酯代替 L-丙交酯，由于所得 PDLLA 的无定形性质，降解速度会更快。但是，如果使用 DL-丙交酯作为与乙交酯的共聚单体，则 Reed 和 Gilding (1979) 观察到的乙交酯/丙交酯共聚物的结晶度和乙交酯组成之间的 U 形关系将会消失，因为 100% DL-丙交酯组成的 PLA 完全是无定形的，并且降解速度比聚-L-丙交酯 (PLLA) 快得多。由于无定形含量较高，由乙交酯和 DL 外消旋丙交酯制成的共聚物缝合线最多可收缩 50%，而由纯 D- 或 L-丙交酯异构体制备的共聚物缝合线收缩率非常低 。(1999) 报道了使用 DL 外消旋聚乳酸 (PDLLA) 纤维作为纤维增强复合植入物的成分；所得 PDLLA 纤维比纯 PLLA 具有更低的结晶度、更高的初始强度和更快的降解速度。在 96 L 和 4 D 的组成比 (PLA96) 下，研究人员(47/1995) 证明 DL-外消旋 PLA96 在大鼠体内的组织学反应与 PLLA 相似，但由于结晶度明显较低且降解颗粒尺寸较小，其降解速度比 PLLA 更快。研究人员(1995) 在聚 (DL-丙交酯) 水解降解研究中以及 研究人员(1999) 在自增强 PLA96 棒的体外和体内（兔子）研究中也报告了类似的结果。研究人员(2001) 报告称 PLDLA 缝合线在体外和体内比 Maxon 缝合线显示出更长的拉伸强度保持时间，但其初始拉伸强度低于 Maxon。

11.3.1 聚乙醇酸 (Dexon ®)

        聚乙醇酸 (PGA) 是 20 世纪 70 年代初推出的第一种合成可吸收缝合线 (Frazza 和 Schmitt，1971 年；Schmitt 和 Polistina，1967 年；Katz 和 Turner，1970 年)。它由 Davis 和 Geck（现为 Covidien 公司）以 Dexon 为商品名开发。Dexon 缝合线种类繁多。Dexon “S” 是一种无涂层 PGA 缝合线，而 Dexon Plus 和 Dexon II 具有涂层材料，以方便操作、打结性能和顺利穿过组织。Dexon Plus 涂有聚（氧乙烯-氧丙烯）共聚物，而 Dexon II 涂有聚己酸酯涂层。除了 Covidien 公司，其他公司还推出了 100% 纯 PGA 缝合线，例如 Medifi t ®（日本医疗用品公司）、Safi l 和Safi l Quick（德国 B. Braun AG）、Bondek（美国 Deknatel）、Surucryl（印度 SURU International）、Surgifi t（韩国 AILEE）和 Biovek（澳大利亚 Dynek）。

        PGA 具有正交晶胞，尺寸为 a = 5.22 Å、b = 6.19 Å 和 c（纤维轴）= 7.02 Å。紧密的分子堆积和酯基的紧密接近被认为可以稳定晶格并导致 PGA 的高熔点（224 至 227℃）。PGA 的比重为 1.707（完美晶体）和 1.50（完全无定形材料）。据报道，100% 结晶 PGA 的熔化热为 12 KJ/mol（45.7 cal/g）。由于 PGA 往往是一种刚性材料，因此只有多丝编织或非常细的单丝才适合缝合使用。

        用于缝合的 PGA 由 α 羟基乙酸（通常称为乙醇酸）的环状二聚体聚合而成。PGA 可以直接或间接地由乙醇酸聚合而成。对于缝合纤维级 PGA（即分子量 >20 000），使用乙醇酸环状二聚体的开环聚合。这种开环聚合有许多催化剂可用。它们包括有机金属化合物和路易斯酸。对于生物医学应用，二水合氯化亚锡或三烷基铝是首选。如果使用二水合氯化亚锡（在酒精存在下），则聚合机理被认为是阳离子熔融聚合，如果使用三烷基铝，则聚合机理是碳负离子对乙交酯羰基之一的亲核攻击。通常，在聚合过程中添加醇（如月桂醇）以控制分子量。所得的 PGA 聚合物的 Mw 为 20 000 至 140 000，适用于纤维挤出和缝合线制造。

        Dexon 缝合线纤维由 PGA 切片的熔融纺丝制成。纤维在高于其玻璃化转变温度（约 36℃）的温度下被拉伸至其原始长度的百分之几百，热定型以提高尺寸稳定性并抑制收缩，然后编织成各种尺寸的最终多丝编织缝合线形式。包装前，所有 Dexon 缝合线均需在真空下加热，以去除残留的未反应单体或分子量极低的挥发性低聚物（Casey 和 Lewis，1986；Glick 和 McPherson，1967）。Dexon 缝合线使用环氧乙烷灭菌，因为众所周知，伽马射线辐射会产生不良影响，即加速拉伸强度的损失。

11.3.2 聚（乙交酯-L-丙交酯）共聚物（Vicryl ®、Vicryl Rapide ® 和 Polysorb ®）

        Vicryl 和 Vicryl Rapide（Ethicon）以及 Polysorb（Covidien，前身为马萨诸塞州曼斯菲尔德 Tyco Healthcare 的 US Surgical）是由乙交酯-L-丙交酯无规共聚物制成的可吸收缝合线。多丝编织 Vicryl 缝合线含有 90/10 摩尔比的乙醇酸和 L-乳酸，并涂有 2-10% 的 50:50 无定形聚乳酸 370（丙交酯-乙醇酸共聚物的摩尔比为 65/35）和硬脂酸钙混合物。Vicryl Rapide 是一种经 γ 辐射处理的 Vicryl，可更快吸收。它已用于幼儿皮肤缝合，因为缝合线（需要在生物降解前拆除）可以在局部麻醉下拆除，而不是全身麻醉下拆除。它也用于口腔外科手术。

        Ethicon 在 20 世纪 90 年代末推出了类似的乙交酯-L-丙交酯共聚物缝合线：Panacryl。他们基本上颠倒了乙交酯与 L-丙交酯的摩尔比，将乙交酯与 L-丙交酯的摩尔比设为 5/95。由于 Panacryl 缝合线中 L-丙交酯成分占主导地位，其吸收行为更像 PLA 而不是 PGA，也就是说，Panacryl 至少需要 1.5 年或更长时间才能在活体组织中完全吸收。体内如此长时间的吸收曲线可能与一些报道的术后并发症有关。众所周知，可吸收缝合线体内降解时间延长可能会使患者面临晚期组织反应的风险，因此可能会抵消缓慢降解的优势。因此，Ethicon 于 2000 年中期将 Panacryl 撤出市场。

11.3.3 聚对二氧环己酮（PDS ®、PDS II ®、PDS Plus ® MonoPlus ®、Monodek ®、Surusynth ®）

        在 PDS 单丝可吸收缝合线问世之前，合成可吸收缝合线仅以大尺寸编织形式提供（Dexon 和 Vicryl），因为酯官能团的高密度使这两种缝合线在较大（例如 2/0）单丝形式下具有刚性。迫切需要一种尺寸相对较大但又具有柔韧性的单丝可吸收缝合线，以便于操作和更好地打结。这是因为单丝缝合线在穿过组织时通常具有较少的组织拖拽和撕裂，并且比相应的编织缝合线表现出较少的组织反应。单丝缝合线也不提供毛细管吸液，这可以最大限度地减少伤口感染的扩散（如果有的话）。在乙交酯家族中提供一些分子柔韧性的一种化学方法是降低 Dexon 中酯官能团的密度，从而可以降低氢键的频率。这种策略允许制造具有可接受柔韧性的单丝可吸收缝合线（如 PDS）。

        PDS 和 PDSII 缝合线是第一种商用的来自乙交酯家族的单丝可吸收缝合线。它们被称为聚（酯-醚）。这些合成的可降解单丝缝合线由对二氧杂环己酮单体、1,4-二氧杂环己酮-2,5-二酮或对二氧杂环己酮聚合而成，后者由氯乙酸与溶解在大量过量乙二醇中的金属钠反应获得。所得对二氧杂环己酮通过多次再蒸馏和结晶纯化。纤维级高分子量 PDS 聚合物是在有机金属催化剂（例如 Et 2 Zn 或乙酰丙酮锆）存在下，由高度纯化（>99%）的单体开环聚合而成。所得聚合物的特性粘度为 0.70（25℃ 时四氯乙烷中 0.1% 的聚合物溶液），结晶度为 37%。聚对二氧杂环己酮聚合物的 Tg = − 16℃ 至 − 10℃，Tm = 110–115℃。

        单丝 PDS 缝合线由干燥的聚合物碎片通过喷丝头熔融纺丝成任意所需缝合线直径的单丝制成。然后将挤出的纤维在 T > 43℃ 下拉伸约五次，并进行热定型以使分子定向，从而获得更好的物理和机械性能。添加药物/化妆品紫色染料 #2 以制作紫色 PDS 缝合线。2–0 尺寸的 PDS 缝合线具有 0.64 的特性粘度和 30% 的结晶度。PDS Plus 是一种表面经过抗菌剂处理的 PDS，例如三氯生 [5-氯-2-(2,4-二氯苯氧基) 苯酚]，这是一种强效的广谱抗菌剂和抗真菌剂 。

        增强版 PDS 缝合线 (PDSII) 已经推出，其具有更好的灵活性和操作特性。PDS 和 PDSII 在化学上相同，但由于纤维纺丝条件不同，纤维形态也不同。PDSII 是通过在高于 PDS Tm 的温度下 (约 125℃) 对熔融纺成的 PDS 纤维进行短暂退火而制成的 (Broyer，1994 年)。这种额外的加热拉伸处理在 PDS 缝合线中没有使用，它会部分熔化表面层，随后改变单丝的近表面晶体结构。因此，在 PDSII 缝合线中观察到独特的皮芯形态。PDSII 的核心具有比周围环形区域更高度有序和更大的球状晶体结构，环形区域的特点是晶体较小，而未经处理的 PDS 缝合线在其整个横截面上显示出相对均匀的晶体结构。一般而言，由于醚键的存在和酯键密度的降低，PDSII 缝合线具有相对较低的弹性模量。PDS 缝合线与其他合成可吸收缝合线一样，用环氧乙烷灭菌，没有涂层。根据 PDS 的化学结构，即由亚甲基 (CH 2 ) 隔开的醚键和酯键，PDS 预计对氧化、光氧化和伽马射线辐照降解敏感。

        文献中已报道了几种 PDS 相关共聚物，它们可能具有用作伤口闭合生物材料的潜力。PDS 和 PGA（20%）的共聚物具有与 Dexon 和 Vicryl 缝合线相似的吸收特性，但其顺应性与 PDS 相似。PDS 和 PLLA（15%）的共聚物产生的缝合线比均聚物 PDS 更具顺应性，但吸收特性与 PDS 相似。

11.3.4 聚（乙交酯-三亚甲基碳酸酯）共聚物（Maxon ®）

        Maxon 可吸收缝合线由乙交酯和三亚甲基碳酸酯（1,3-二氧杂环己烷-2-酮）结构块的共聚物制成。Maxon 由 32.5%（重量百分比为 36 mol%）的三亚甲基碳酸酯 (Katz 等，1985) 组成，是一种聚（酯-碳酸酯）。聚合过程分为两个阶段 (Casey 和 Roby，1982)。第一阶段是形成中间嵌段，它是乙交酯和 1,3-二氧杂环己烷-2-酮（三亚甲基碳酸酯）的无规共聚物。二乙二醇用作引发剂，二水合氯化亚锡 (SnCl 2 C∙2H 2 O) 用作催化剂。聚合在约 180℃ 下进行。中间嵌段中乙交酯与三亚甲基碳酸酯的重量比为 15:85。在中间嵌段合成后，将反应浴的温度升高到约 220℃以防止共聚物结晶，并将额外的乙交酯单体作为端嵌段添加到反应浴中以形成最终的三嵌段共聚物。未染色的 Maxon 具有自然透明的外观，而绿色 Maxon 则由绿色 DG#6 染色，重量百分比小于 0.3%。Maxon 缝合线经环氧乙烷灭菌，未使用涂层。

11.3.5 聚（乙醇酸-共-ε-己内酯）共聚物（Monocryl ®、Monocryl Plus ®、Suruglyde ®）

        Monocryl、Monocryl Plus 和 Suruglyde 可吸收单丝缝合线由具有硬乙醇酸和软 ε-己内酯结构块的共聚物制成。Monocryl Plus 是一种抗菌涂层 Monocryl，而 Suruglyde 来自 SURU International。该共聚物具有基于内酯的广泛组成，从低至 15 到高达 50 mol％，重均分子量从 4 510 到 16 500 不等。玻璃化转变温度范围为 18℃ 至 − 43℃，具体取决于共聚物组成和分子量。单丝 Monocryl 缝合线的组成为 75% 乙交酯和 25% ε -己内酯，是一种由软段（ε -己内酯）和硬段（乙交酯）组成的嵌段共聚物。Monocryl 采用两阶段聚合工艺制成。在第一阶段，制成乙交酯和 ε -己内酯预聚物的软段。该软段预聚物进一步与乙交酯聚合，以提供聚乙交酯的硬段。Monocryl 的分子量应该高于 Fukuzaki 等研究人员报道的乙交酯/ε己内酯共聚物，以满足缝合线所需的足够机械性能。

        Monocryl 单丝缝合线最重要的方面是其柔韧性，正如 Ethicon 所声称的那样。对于 Monocryl 来说，弯曲 2/0 缝合线所需的力仅为约 2.8 × 10 4 lb-in2（193 MPa），而相同尺寸的 PDSII 和 Maxon 单丝缝合线分别需要约 3.9 和 11.6 × 10 4 lb-in2（269–800 MPa）的力。Monocryl 的这种固有柔韧性归因于其由 ε -己内酯共聚单体单元产生的低玻璃化转变温度。其 Tg 预计在 15℃ 至 − 36℃ 之间。与 Maxon 和 PDSII 不同，Monocryl 缝合线似乎具有较少的包装外记忆性，从而改善了其操作特性。

11.3.6 聚（乙交酯-三亚甲基碳酸酯-二氧杂环己酮）三嵌段共聚物 (Biosyn ®)

        Biosyn ® 可吸收缝合线由三嵌段共聚物 Glycomer 631 制成。它由乙交酯 (60%)、对二氧杂环己酮 (1,4-二氧杂环己酮，14%) 和三亚甲基碳酸酯 (1,3-二氧杂环己酮，26%) 构成，其中乙交酯是主要成分。中心嵌段是二氧杂环己酮 (35% 重量) 和三亚甲基碳酸酯 (65% 重量) 的无规共聚物。中心嵌段的两端由乙交酯 (>50%) 和对二氧杂环己酮 (<50%) 构成的嵌段共聚物封端。研究人员报道了使用 γ 射线处理（2-12 Mrad 剂量）来缩短 Biosyn 的吸收时间（Roby 和 Arena，1999 年）。使用 γ 射线处理来缩短合成可吸收缝合线的吸收时间可能基于研究人员在 20 世纪 80 年代和 90 年代初期对 γ 射线对合成可吸收缝合线降解影响的原始研究 。

        在设计 Maxon 和 Biosyn 时，将三亚甲基碳酸酯引入 PGA 的目的是使合成的可吸收单丝缝合线变得柔韧，而不会对其其他机械性能（如结强度和安全性）以及生物降解性能产生不利影响。缝合线必须弯曲包装，但在使用前，经过长时间的保质期后从包装中取出时必须能够轻松拉直。这种消除扭结的能力是外科医生在伤口闭合时始终需要的重要操作特性。

        Biosyn 在所有现有的合成可吸收缝合材料中具有第二低的弹性模量（145 × 10 3 psi），其在 5% 和 10% 应变下的应变能（分别为 0.84 和 2.76 kg/mm）约为相同尺寸 Maxon 缝合线的一半。Biosyn 缝合线的抗拉强度损失率与 Vicryl 缝合线相似，在体外 28 天后其抗拉强度仅剩下约 8%。Biosyn 的体内吸收时间为 90 至 110 天；然而，在大鼠皮肤中吸收时间长达 6 个月。在研究人员测试的三种合成单丝可吸收缝合线 (Biosyn、Monocryl 和 PDSII) 中，Monocryl 在 90 天内被完全吸收，Biosyn 需要 6 个月才能接近完全吸收，而 PDSII 在 6 个月后仍有可测量的质量。

        Biosyn 的组织反应介于 Monocryl (下限) 和 PDSII(上限) 之间 。例如，Monocryl、Biosyn 和 PDSII 在 3 个月末的组织反应评分分别为 8、20 和 28。然而，在 6 个月末，Biosyn 的组织评分非常接近 Monocryl（7 vs 5），而 PDS 的评分为 20，这表明 Biosyn 和 Monocryl 基本上都被完全吸收了。

11.3.7 聚（乙交酯-共-三亚甲基碳酸酯-共-ε-己内酯）共聚物 (Monosyn ®)

        B. Braun AG 的 Monosyn 可吸收单丝缝合线由三嵌段 ABA 型三元共聚物制成，该三元共聚物具有三个结构块：乙交酯 (72%)、ε-己内酯 (14%) 和三亚甲基碳酸酯 (14%) (Oberhoffner 和 Planck，2000)。ABA 表示 B 段的两端由 A 段封盖。A 是硬的乙交酯链段，而 B 是软的链段，由乙交酯、ε-己内酯和三亚甲基碳酸酯嵌段共聚物组成。与 Maxon 相比，Monosyn 多了一个 Maxon 没有的第三个嵌段 ε-己内酯。与 Biosyn 相比，Monosyn 有 ε-己内酯而不是对二氧杂环己酮嵌段。与 Monocryl 相比，Monosyn 多了一个第三个嵌段：三亚甲基碳酸酯（表 11.1）。Monosyn 与 Monocryl 和 Biosyn 之间的另一个主要区别是 Monosyn 中的软链段具有乙交酯单元，而 Monocryl 和 Biosyn 的软链段中都没有这样的单元。B. Braun AG 声称，在软链段中加入一些乙交酯可以提高硬链段和软链段之间的兼容性，从而提高 Monosyn 的机械性能（Oberhoffner 和 Planck，2000 年）。为了实现低模量以获得更好的缝合柔韧性，软段必须具有 43 wt% 或更高。例如，具有 50 wt% 和 40 wt% 软段的纤维的模量值分别为 775 和 2012 N/mm 2。

        三嵌段三元共聚物是在辛酸锡催化剂和二甘醇引发剂存在下，在240℃下通过传统熔融聚合合成的。Monosyn 缝合线由 ABA 三嵌段三元共聚物制成，该三嵌段三元共聚物 (乙交酯/ε-己内酯/三亚甲基碳酸酯 = 74/14/14) 具有 43 wt% 软段 (乙交酯/ε-己内酯/三亚甲基碳酸酯 = 35/32.5/32.5)，在 HFIP 溶剂中的特性粘度为 1.144 dL/g，熔点为 206.5℃，玻璃化转变温度为 -19.1℃。Monosyn 缝合线在环境温度下熔融纺入水冷浴中，纺成的 Monosyn 纤维以 1:4 至 1:10 的拉伸比拉伸 (Oberhoffner 和 Planck，2000)。拉伸的 Monosyn 纤维通过在 70℃ 至 130℃ 的温度下退火 1 至 20 小时来定型。退火工艺用于提供具有所需方向的稳定结构。

        Monosyn 缝合线的降解可通过三嵌段三元共聚物中的总乙交酯含量和软段重量百分比来控制：软段重量百分比的增加会通过降低结晶度来加速降解。例如，软段含量为 50 wt% 和总乙交酯含量为 70 wt% 的 Monosyn 纤维在体外 7 天和 14 天时分别保留了 44.2% 和 7.4% 的结节拉伸断裂强度，而软段含量为 43 wt% 和总乙交酯含量为 72 wt% 的 Monosyn 纤维在相应时间保留了 66.6% 和 31.3% 的结节拉伸断裂强度（Oberhoffner 和 Planck，2000 年）。Monosyn 缝合线在体内 14 天时会失去其原始强度的约 50%，并在植入后 28 天结束时显示出无法测量的强度。它们在体内完全吸收需要 60-90 天，这比其他可吸收单丝缝合线所需的时间要短得多，例如 Biosyn（90-110 天）、Monoacryl（90-120 天）、PDSII（180-240 天）和 Maxon（180-210 天）。

11.3.8 聚（乙交酯-丙交酯-三亚甲基碳酸酯-ε-己内酯）共聚物或 Polyglytone 6211 (Caprosyn ®)

        Caprosyn 是 Covidien 最新的合成可吸收单丝缝合线之一，也是唯一由 Polyglytone 6211 共聚物制成的合成可吸收缝合线，该共聚物具有四个结构单元：乙交酯、丙交酯、ε-己内酯和三亚甲基碳酸酯。

        Caprosyn 在 5 天时保持 50% 的抗拉强度，并在 56 天时几乎完全吸收（肌肉内），是吸收最快的合成单丝缝合线。研究人员（2004 年）表明，Caprosyn 的真皮组织拖拽力为 54 ± 20 g，硬度（在恒定重量和缝合长度下缝合线的偏转量，即缝合线偏转量越大表示硬度越低）为 843 ± 106 × 10 –6 N/cm 2，明显低于铬制肠线。

        在一项针对儿童组织反应外观的随机试验中（100 mm 视觉模拟量表或 VAS 评分用于评估疤痕结果），研究人员报告称，13 周后，Caprosyn 缝合线的组织反应水平 (VAS 评分为 83) 显著低于 Vicryl Rapide 缝合线 (VAS 评分为 62)。在 Wiscott 成年雄性大鼠模型中，将短期 (≤ 10 天) 炎症反应与另一种合成可吸收单丝缝合线 (Monocryl) 进行比较时，van Heerden (2005) 报告称，Caprosyn 和 Monocryl 缝合线之间的炎症反应水平没有统计学上的显著差异，但 Monocryl 似乎更容易引起过敏反应，这在肥大细胞和嗜酸性粒细胞存在下很明显。研究人员 (2007) 对妇科手术开腹术后皮肤闭合的随机试验研究进一步证明了 Caprosyn 和 Monocryl 的临床表现和组织反应的相似性。

11.3.9 聚乳酸基可吸收缝合线 (Orthodek)

        尽管 PLA 已被用作 Vicryl 等乙交酯-丙交酯基共聚物缝合线的构建块，但 100% 纯 PLLA 作为可吸收缝合线并不常见，主要是因为其吸收速度非常慢（5.6 年）。唯一可商购的 PLA 缝合线是 Deknatel 的 Orthodek：一种涂层编织 PLA 可吸收缝合线。由于其质量吸收非常慢，主要用于需要延长支撑的组织，如肌腱、韧带和其他用于附着在骨骼上的组织，但不建议用于心血管、眼科或神经组织。在 2003 年 11 月的一份文件中，FDA 的最终裁决认为，Orthodek 在预期用途、材料、设计和性能特征方面与 Ethicon 的 Panacryl 可吸收缝合线（95% L-丙交酯/5% 乙交酯）相似（FDA，2003 年）。没有关于 Orthodek 的公开数据；但是，人们普遍认为它的性能与 Panacryl 相似，因为它们在 L-丙交酯成分上有 95% 的重叠。

11.3.10 聚-4-羟基丁酸酯 (TephaFlex)

        合成可吸收缝合材料的最新成员是 TephaFLEX，它由聚-4-羟基丁酸酯热熔纺而成，聚-4-羟基丁酸酯属于可吸收生物材料类别，称为聚羟基链烷酸酯或 PHA（FDA，2007 年；Martin 和 Williams，2003 年）。研究表明，TephaFLEX 既具有生物相容性，又无炎症。它们的生物降解是通过正常过程发生的，降解产物是体内已经存在的代谢物。

与市场上其他可吸收缝合线不同，P4HB 是通过发酵工艺而非化学合成生产的 (Martin and Williams, 2003)。P4HB 聚酯在细胞内自然产生，作为调节能量代谢的储存颗粒。因此，它不含会产生不良副作用（如炎症）的残留金属催化剂。

        P4HB 的生产是通过大肠杆菌中的专有转基因发酵工艺进行的，大肠杆菌是一种已成为生物制药行业主力的微生物。使用发酵工艺不仅因为产量高（高达 50 g/L）而具有优势，还因为它允许通过加入其他共聚单体和改变分子量来定制特性。4HB 与其他羟基酸（如 3-羟基丁酸酯 (3HB)）聚合后，在 4HB 含量适中（20-35%）时可产生弹性体组合物，而在 4HB 含量较低时可产生相对较硬的刚性聚酯（见表 11.2）（Martin 和 Williams，2003 年；Doi，1990 年）。此外，可以通过控制工程途径中的酶来控制聚合物的分子量，使 P4HB 的分子量高达约一百万，多分散性为 2-3（Martin 和 Williams，2003 年）。表 11.3 显示了 P4HB 与当前合成的可吸收生物材料的机械性能（Martin 和 Williams，2003 年）。P4HB 的 Tg 接近 PCL，是可吸收聚合物类别中最低的之一。P4HB 不如 PGA 坚固，但比 PGA 和 PLA 更柔韧、更灵活。它有可能被拉伸至 1000%，即在断裂前达到其原始长度的十倍。

表 11.2 包含 3HB 的可吸收弹性 P4HB 共聚物的性质。

表 11.3 P4HB 与其他合成可吸收脂肪族聚酯的性质比较。

        P4HB 不仅具有生物相容性，而且确实对身体具有极好的耐受性。这是可以预料的，因为 P4HB 水解会产生 4HB，这是一种存在于大脑、心脏、肺、肝脏、肾脏和肌肉中的天然代谢物。此外，这种代谢物的半衰期仅为 35 分钟，并通过克雷布斯循环以二氧化碳的形式被身体迅速消除。这一点很重要，因为即使产品具有生物相容性，如果产品在体内存在很长时间，仍可能因累积的高浓度而引起不良的组织反应。最后，聚酯的 pKa（酸解离常数）较低，使其酸性低于 PGA 和 PLLA 材料。

在皮下环境中，P4HB 的降解速度似乎比 PGA 慢，但比 PLLA、聚己内酯 (PCL) 和其他聚羟基烷酸酯（如聚 3-羟基丁酸酯 (P3HB)）快（表 11.3）。(2000) 报告称，P4HB 作为幼羊肺动脉的补片，在组织学上（169 天或 24 周）表现出近乎完全的吸收，并且 P4HB 补片材料的孔隙率（孔隙率 >95%，孔径为 180-240 μ m）对材料在皮下环境中的质量损失有直接影响。例如，50% 多孔 P4HB 薄膜在体内大鼠皮下降解需要 56 周。增加的表面积确实产生了预期的结果，即增加生物材料的降解率。吸收引起的机械变化不是突然的，而是在 P4HB 中逐渐发生的，这与其他合成可吸收聚合物（如 PGA）中发现的变化不同。逐渐降低强度对于伤口闭合和愈合是最佳的，因为它可以让伤口有时间适应发生的变化。这表明 P4HB 的降解是通过表面侵蚀实现的，而不是像 PGA 和 PLA 那样通过本体降解实现的。最后，P4HB 对水分相对稳定，即使在加工过程中也是如此，因此具有良好的保质期。

        P4HB 的机械特性和生物相容性使其成为比目前可用的材料更合适的可吸收缝合线。聚合物的独特能力是将其长度拉长近十倍，这是由于聚合物链的方向性，从而产生了异常坚固的纤维。（表 11.4）P4HB 纤维比常用的 PP 缝合线（410-460 MPa）更坚固，并且强度至少与商用可吸收材料如 Maxon（540-610 MPa）和 PDS II（450-560 MPa）相当 。P4HB 和典型缝合线之间的主要区别因素是在伤口闭合过程中的处理。聚合物的杨氏模量较低，相当于改善了操作性，并且在植入时具有不同的断裂强度保留曲线。定向 P4HB 纤维的杨氏模量 (670 MPa) 明显低于其他单丝缝合线，如 Maxon (2930 MPa)、PDSII (1380 MPa) 和 Biosyn (1000 MPa)。表 11.4 给出了 PH4B 与其他常用生物材料的机械性能比较的总体概述。

表 11.4 取向前后 P4HB 的机械性能。