下一代压力纺丝技术在外科缝合线制造中的应用与性能优化

为解决传统压力纺丝装置在环境参数控制、纤维收集距离调节和产量效率方面的局限性，研究人员开发了新一代压力纺丝设备，用于生产聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)纤维缝合线。研究通过优化温度、湿度和气流管理，实现了24%的产量提升和纤维特性的精确调控，为个性化智能缝合线的规模化生产提供了新思路，对推动可持续医疗材料发展具有重要意义。

　　

外科缝合线作为伤口闭合的关键医疗器械，其性能直接影响组织愈合效果。尽管传统缝合材料已从天然物质发展到合成聚合物，但现有制造技术如熔融纺丝、湿法纺丝和静电纺丝仍面临工艺复杂、材料选择受限和产量低下等挑战。其中静电纺丝虽能制备微纳米纤维，但每小时仅0.17kg的产出效率难以满足临床需求。2013年问世的压力纺丝技术通过离心力和气压协同作用，单步即可实现6kg/h的高效生产，且无需高压电场，为外科缝合线的规模化制造带来了新机遇。

英国伦敦大学学院的研究团队针对传统压力纺丝装置在环境控制、振动抑制和收集距离调节等方面的不足，设计开发了新一代压力纺丝设备。该研究系统评估了不同收集距离（50-200mm）对PLGA纤维缝合线性能的影响，相关成果发表在《Materials》期刊。研究采用改进的旋转容器设计、高速电机集成和环境控制系统，结合扫描电镜(SEM)形貌分析和Krenchel混合规则模型预测力学性能，建立了纤维形态与机械性能的定量关系。

在"2.1压力纺丝技术与传统装置"部分，研究详细对比了新旧设备的差异。新一代装置将容器容量从50mL提升至100mL，电机转速扩展至30,000rpm，并增加了温湿度传感器和可调收集杆。通过抛物线形容器设计优化了聚合物溶液分布，使纤维直径变异系数降低至0.65±0.02μm，较传统装置显著改善。

"3.1收集距离对纤维生产的影响"显示，设备在200mm收集距离下实现70.7±0.9%的产率，较传统装置提升24%。纤维生产率从50mm时的0.42g/min递增至200mm时的0.64g/min，证实延长收集距离可优化溶剂蒸发和纤维沉积效率。但200mm时出现的纤维粘附现象提示存在最佳工艺窗口。

"3.2收集距离对纤维特性的影响"通过SEM观察到150mm收集的纤维具有最佳形态特征：直径1.28±0.74μm，取向度0.45，显著优于传统装置产品。统计显示50mm与其它距离组的纤维直径差异显著(p<0.05)，证实收集距离是调控纤维尺寸的关键参数。

在"3.3压力纺丝纤维缝合线的形成"中，研究成功将不同收集距离制备的纤维捻转为3-0规格缝合线，所有样品均保持稳定形态无需额外固定。与商业Vicryl?缝合线相比，压力纺丝产品表面更光滑，纤维排列更均匀。

"3.4拉伸强度预测与形态性能关联"采用改进的Krenchel模型预测显示，150mm收集的缝合线具有最优力学性能：未打结拉伸强度(UTS)14.05MPa，打结后9.98MPa，满足真皮和皮下缝合的临床需求。模型分析表明纤维取向度每提高0.1，UTS增加约2MPa，为性能定制提供了量化依据。

该研究通过设备创新和工艺优化，实现了外科缝合线的高效、可控生产。新一代压力纺丝装置的环境调控能力和可扩展设计，为开发满足不同临床需求的个性化缝合线奠定了基础。特别是150mm收集距离下制备的PLGA缝合线，兼具优良的机械性能和工艺稳定性，展现出良好的转化前景。研究同时指出，未来需进一步探索更多生物可降解材料的适用性，并通过体内外实验验证长期性能。这项技术突破不仅提升了缝合线制造水平，其模块化设计思路也为其他纤维基医疗器械的开发提供了重要参考。