文/陈根
众所周知,水凝胶材料具有高含水量和良好的生物相容性,如今,水凝胶材料在生物医学领域的应用已经越来越受到人们的重视。然而,如何构建具有足够强度和韧性的水凝胶纤维仍然是一个挑战。
而近日,中国科学技术大学俞书宏院士团队基于“藕断丝连”这一自然现象,深入探究了莲丝纤维的微观结构与力学性能,并受此启发研制出了一种可用于手术缝线的仿莲丝细菌纤维素水凝胶纤维。这是一种具有高强度、高韧性、高拉伸、高耗能的仿生莲花纤维模拟螺旋结构水凝胶细菌纤维素纤维,即仿生水凝胶纤维(BHF)。
其中,研究人员将细菌纤维素(BC)水凝胶加工成具有仿莲丝微米螺旋结构的水凝胶纤维(BHF),该水凝胶纤维兼具较高的强度和韧性,同时具有优异的亲水性和生物相容性。
此外,仿生螺旋结构还赋予了该材料与人体皮肤相近的弹性模量,在伤口处受力变形时,BHF可有效缓冲并吸收能量,并与人体组织实现同步形变,从而避免割伤伤口造成二次伤害。
相对于传统的棉线或聚合物线,水凝胶纤维缝线具有高生物相容性、高含水量、低刺激性和低摩擦阻力等特点,在保护受损组织,促进伤口愈合以及减少不良反应方面都具有显著的优势,因此有希望成为下一代新型高端手术缝线。
与高分子链形成的水凝胶不同,具有螺旋结构的BHF是一种由三维纳米纤维网络构成的水凝胶,因此具有独特的力学性能。
同时,细菌纤维素水凝胶的三维纳米纤维网络使BHF具有高强度、高拉伸性、高耗能、高亲水性、多孔结构和良好的生物相容性,因此使BHF成为一种很有前途的生物医用水凝胶纤维。
BHF具有良好的延展性和能量耗散性,能吸收伤口周围组织变形产生的能量,有效保护伤口不破裂,这为其在高端手术缝线领域的应用打下了良好的基础。
