一种简便的策略，可用于调控静电纺丝聚己内酯纳米纤维缝线的形态、微观结构及其性能

《Journal of Materials Research and Technology》：A facile strategy to modulate the morphology, micro-structure, and performances of electrospun polycaprolactone nanofibrous sutures

静电纺丝改性制备的聚己内酯纳米纤维缝线通过调整浓度（6%-21%）和时间（5-25分钟），实现了直径可控（273-640μm）和力学性能优化（断裂负荷达43.2N）。后处理扭转工艺（3-7 twist/cm）进一步降低缝线直径至363μm，同时提升断裂应力至215.7MPa。细胞实验显示支持HDFs黏附增殖并沿纤维方向迁移，溶血测试证实生物安全性。本研究提出结合改性静电纺丝与编织扭转的创新制备方法，为可吸收手术缝线开发提供新策略。

　　纳米纤维缝线材料在现代医学领域中展现出广阔的应用前景，尤其是在可吸收缝线方面。本文围绕聚己内酯（PCL）纳米纤维缝线的制备与性能优化展开研究，提出了一种结合改良静电纺丝技术与捻纱后处理工艺的创新方法，以生成具有可调节直径、结构和机械性能的PCL单纤维缝线（SYSs）和线型缝线（TSs）。该研究不仅关注缝线的物理性能，还深入探讨了其生物相容性和血液安全性，为可吸收手术缝线材料的发展提供了新的思路。

在传统手术缝线材料中，大多数是基于纤维或丝线的，其直径通常大于10微米，这使得其微观结构较为粗糙，难以满足现代医学对生物活性和组织修复能力的要求。随着纳米技术的突破，直径小于1000纳米的纳米纤维因其更小的直径、更高的比表面积、更强的细胞附着能力以及更优的生物相容性，逐渐成为缝线材料研究的热点。纳米纤维结构能够更好地模仿细胞外基质（ECM），为细胞的粘附、迁移、增殖和分化提供理想的微环境，从而加速组织修复过程并减少疤痕形成。然而，如何在不牺牲机械性能的前提下赋予纳米纤维缝线生物功能，仍然是一个亟待解决的问题。

本文中，研究团队通过改良静电纺丝技术，成功制备了具有纳米纤维结构的PCL单纤维缝线。该方法利用高速旋转的接收辊收集纳米纤维，使其形成高度对齐的结构，从而提升了缝线的机械强度。研究结果显示，随着PCL溶液浓度的增加，缝线直径和纳米纤维直径均显著增大，从约273微米增加到640微米，纳米纤维直径从约417纳米增加到1091纳米。同时，缝线的断裂载荷也显著提升，从7.6牛提升至35.2牛，而打结载荷从大约20牛增加到约35牛。这些数据表明，通过调控PCL溶液浓度，可以有效调整缝线的直径和机械性能，从而满足不同临床需求。

此外，研究还探讨了静电纺丝时间对缝线性能的影响。当静电纺丝时间从5分钟延长至25分钟时，缝线直径从270微米增加到594微米，而断裂载荷和打结载荷分别提高到约43牛和27牛。这表明，静电纺丝时间在一定程度上也影响了缝线的直径和机械性能，但纳米纤维的直径变化并不显著，说明在静电纺丝过程中，主要的调控变量是溶液浓度而非时间。这一发现为缝线材料的制备提供了更明确的指导方向。

为了进一步提升缝线的机械性能，研究团队还引入了捻纱后处理工艺。通过调整捻纱程度，将三股PCL单纤维缝线捻合成线型缝线（TSs）。研究发现，随着捻纱度从3捻/厘米增加到7捻/厘米，缝线直径逐渐减小，从455微米减少到363微米，而断裂应力则显著提升，从约128兆帕增加到215兆帕。这一过程不仅改善了缝线的机械性能，还增强了其打结稳定性，使得缝线在临床应用中更具优势。捻纱工艺的引入，使得缝线在保持纳米结构的同时，具备了更高的强度和更好的组织适配性。

为了验证PCL纳米纤维缝线的生物相容性，研究团队进行了体外细胞实验。实验选用人真皮成纤维细胞（HDFs）作为研究对象，将其接种在由SYS-12%-15和SYS-12%-5制成的织物上，进行为期1、3、7天的培养。结果显示，HDFs能够顺利附着并增殖在缝线表面，且细胞迁移速度较快。细胞的迁移距离在14天内达到了6.5厘米，表明缝线结构能够有效引导细胞沿其纵向方向迁移，从而促进组织修复和再生。这一发现为PCL纳米纤维缝线在组织工程和伤口愈合领域的应用提供了理论依据。

在血液安全性方面，研究团队进行了溶血实验。实验结果显示，PCL纳米纤维缝线的溶血率仅为1.7%左右，远低于2%的临界值，表明其在血液环境中具有良好的兼容性，不会引起明显的溶血反应或炎症反应。这进一步验证了PCL纳米纤维缝线在临床应用中的安全性，为其实用化奠定了基础。

X射线衍射（XRD）分析表明，PCL纳米纤维缝线在捻纱处理后，其结晶度显著提高。例如，SYS-12%-5的结晶度为12.4%，而经过捻纱处理的TS-3、TS-4、TS-5、TS-6和TS-7的结晶度分别达到了29.1%、24.3%、25.0%、25.6%和25.4%。这表明，捻纱过程有助于纳米纤维的分子排列，从而促进结晶形成，提高材料的结构稳定性。然而，不同捻纱度的TSs之间结晶度差异不大，说明PCL缝线的分子结构在捻纱过程中并未发生显著变化。

总体来看，该研究提出了一种简单而有效的制备方法，通过静电纺丝与捻纱工艺的结合，成功生成了具有高度对齐结构和可调性能的PCL纳米纤维缝线。这些缝线不仅在机械性能上表现出色，还具备良好的生物相容性和血液安全性，展现出作为新型可吸收手术缝线的潜力。尽管如此，该研究仍强调需要进一步进行体内动物实验和临床试验，以全面评估其在实际应用中的效果。未来，随着材料科学和生物医学工程的不断发展，PCL纳米纤维缝线有望成为手术缝线领域的突破性产品，为患者提供更安全、更高效的治疗选择。