手術(shù)縫合線也有“生命”了

外科手術(shù)縫合線不再是沒(méi)有生命的簡(jiǎn)單絲線了。現(xiàn)在，研究人員已經(jīng)給它們包裹上了能監(jiān)測(cè)創(chuàng)口及加速愈合的傳感器。

這種電子縫合線內(nèi)含高分子聚合物或絲線，并和超薄硅傳感器整合在一起。它們不僅能夠穿過(guò)針眼，而且在動(dòng)物試驗(yàn)中，研究人員還能讓它們系住皮膚、拉緊、打結(jié)，與此同時(shí)，裝置也不會(huì)降解。

這種縫合線能準(zhǔn)確地測(cè)量溫度，而溫度升高表明有感染。為傷口加熱可以促進(jìn)愈合也是已知的事實(shí)。智能縫合線的發(fā)明人，伊利諾伊大學(xué)香檳分校的材料科學(xué)與工程教授約翰•羅杰斯(JohnRogers0)設(shè)想，還可以在縫合線上裝載能提供電刺激的裝置來(lái)愈合傷口，“最終，最有價(jià)值的將是能通過(guò)這些裝置程序化地給藥，”羅杰斯教授說(shuō)。研究人員可以用注入藥物的聚合物覆蓋電子縫線來(lái)做到這點(diǎn)，溫度升高或電刺激都會(huì)導(dǎo)致化學(xué)物質(zhì)的釋放。

智能縫合線技術(shù)被發(fā)表在Small雜志的網(wǎng)絡(luò)版上。它依賴硅基器件來(lái)彎曲和拉伸。羅杰斯和他的同事們用硅膠膜、金電極，以及可以彎曲纏繞，并只有幾百納米厚的電線打造了這一裝置。這項(xiàng)技術(shù)也被用于充氣導(dǎo)管和醫(yī)學(xué)刺青中，并已被羅杰斯參與創(chuàng)辦的、位于馬薩諸塞州劍橋的公司MC10商業(yè)化。。

研究人員首先用化學(xué)物質(zhì)從硅晶片上切下一片極薄的硅。通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)印圖章(rubberstamp)，他們將納米硅膠膜翻轉(zhuǎn)到高分子聚合物或絲線上，然后把金屬電極和電線沉淀在膜上，并且用環(huán)氧樹(shù)脂涂層包裹整個(gè)裝置。

研究人員為縫合線裝上了兩類溫度傳感器。一類是隨溫度改變電流輸出的硅二極管;另一類是隨溫度改變其電阻值的鉑納米膜電阻。同時(shí)，微加熱器就是簡(jiǎn)單的細(xì)金絲，當(dāng)電流通過(guò)時(shí)它們即能發(fā)熱。

羅杰斯說(shuō)，這一裝置中的所有材料都可以在人體上安全使用，而最大的挑戰(zhàn)在于使縫合線變得柔韌有彈性。硅是脆的，所以把納米膜做得盡可能薄并用纏繞的方式排列它們，是獲得彈性的關(guān)鍵。將硅放在縫合線頂層的環(huán)氧樹(shù)脂與底層的高分子聚合物之間也至關(guān)重要。“當(dāng)你彎曲整個(gè)縫合線時(shí)，頂層承受的是張力而底層承受的是壓力，但中間位置所受的力卻很小”，羅杰斯說(shuō)。

研究人員已經(jīng)在老鼠皮膚的切口上測(cè)試了縫合線的彈性力學(xué)及韌性，但還未在動(dòng)物身上測(cè)試溫度傳感及加熱功能。他們也在研究如何無(wú)線控制裝置。