综述：纤维素基缝合线的研究现状、挑战与未来展望

（编辑推荐）本文系统综述了纤维素基缝合线的材料选择（天然纤维素、纳米纤维素CNF/BNC、再生纤维素ORC）、制备工艺（湿法纺丝、界面聚电解质复合纺丝IPC）及其应用性能（机械强度、抗菌性、生物相容性），为开发可替代化石基合成缝合线的高端医疗产品提供重要参考。

　　

引言

作为最常用的植入材料，手术缝合线在伤口闭合与愈合中至关重要。近年来，兼具多功能性的纤维素基缝合线展现出替代化石基合成缝合线的潜力。纤维素作为地球上最丰富的天然高分子，具有无毒、生物相容性好等特性，早在4000年前亚麻缝合线就已用于伤口缝合。本文将从材料、制备方法、应用性能等方面全面剖析纤维素基缝合线的发展现状。

缝合线材料

天然纤维素

棉纤维是最早用于临床的纤维素缝合线，其低强度特性可减少组织损伤，但存在质量不稳定问题。剑麻、香蕉假茎纤维等天然纤维经脱胶或药物负载处理后，展现出18.7-138.8 MPa的拉伸强度（TS）和抗菌活性，如负载氯霉素的香蕉纤维对E. coli和S. aureus的抑菌率可达80%以上。

纳米纤维素

通过湿法纺丝制备的纤维素纳米纤丝（CNF）缝合线具有227 MPa的TS，经TEMPO氧化改性后与壳聚糖复合的CNF缝合线强度高达1,877 MPa，7天内强度损失超50%，符合可吸收缝合线标准。而螺旋结构的细菌纳米纤维素（BNC）缝合线则表现出290%的超高延展性，模仿莲藕纤维的应力分散机制。

再生纤维素

氧化再生纤维素（ORC）通过引入羧基实现体内降解，其降解产物经巨噬细胞清除，14天内完全吸收。但传统粘胶纤维因使用CS₂溶剂面临环保限制，离子液体法再生纤维成为新方向。

制备方法

湿法纺丝

CNF悬浮液在丙酮凝固浴中通过流动聚焦装置可制备取向度达0.92的超高强度（1,570 MPa）纤维，纺丝速度可达39.5 m/min。而ORC缝合线则采用粘胶纺丝结合TEMPO氧化工艺。

界面聚电解质复合纺丝（IPC）

带负电的CNF与阳离子瓜尔胶通过静电作用自组装，形成具有核壳结构的复合纤维。该方法能封装药物（如缓释140小时的氯霉素），但纺丝速度仅0.005-0.5 m/min，制约规模化生产。

应用性能

机械性能

通过调控CNF悬浮液浓度（2-7%）和拉伸比，可获得TS 259-490 MPa、延伸率6.4-11.1%的纤维。扭结结构使BNC缝合线韧性提升9倍，150%应变下仍保持完整。

抗菌与生物相容性

CNF/壳聚糖缝合线对EA.Hy926内皮细胞的存活率达95.1%，植入48小时后炎症因子IL-6表达量显著低于商业丝线。ORC通过酸性环境抑制S. aureus生长，同时促进降解。

降解机制

ORC在血浆中溶胀成凝胶，逐步降解为葡萄糖醛酸；而CNF缝合线在PBS中7天内崩解。但纤维素酶辅助降解策略仍需优化，以实现精准控释。

挑战与展望

当前瓶颈包括：工业化纺丝工艺不成熟（如IPC效率低）、降解产物吸收机制不明确。未来趋势包括：

1. 集成生长因子/传感器的智能缝合线，实现伤口监测；

2. 基于木质纤维素的多组分共纺技术；

3. 仿生结构设计（如倒刺缝合线）匹配不同组织愈合周期（表皮1-2周，肌腱4-8周）。

随着绿色医疗理念普及，兼具高性能与可持续特性的纤维素缝合线有望成为下一代高端外科材料。