（纺织工程专业论文）医用真丝编织缝合线与性能的研究.pdf

l1 渊必必 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：袁乞嘭号 日期：w 勺7 年f 胡芦日 产 户限 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许 论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存和汇编本学位论文。 保密阢在 三年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密口。 学位论文作者签名：讹1 季弓 醐一r 矽日 指导教师签名：五纽 日期：夕年，参月日 一 f 医用真丝编织缝合线结构与性能的研究 摘要 近年来，通过与其他学科的交叉，传统的纺织业焕发了青春。其 中，纺织与综合了细胞生物学、工程学、材料学和临床医学等领域的 组织工程的结合，越来越受到人们的重视。本论文研究对象是医用真 丝编织缝合线。 医用真丝编织缝合线是目前在医用市场上广泛应用的产品，由于 蚕丝经过脱胶处理，且编织结构又赋予缝合线优良特性，因而深受喜 爱。国内早就有厂家生产该产品，但其性能和国外产品相比有一定的 差距。 本课题分别从真丝编织缝合线的原料性能、结构和后整理出发， 探讨了当真丝编织缝合线使用如何性能的材料、编织结构、后整理参 数时，缝合线的性能最优良。 本文首先分析了作为缝合线的原材料一蚕丝的结构以及性能，并 且介绍了蚕丝的前处理过程，最后分析了本试验原料的性能，主要是 力学性能( 拉伸断裂伸长以及拉伸断裂强力) ，期望原料的优良性能保 证编织过程中不受损伤，有较好的编织性能。 其次，在医用专用编织机上编织l j f i 缝合线试样。编织工艺部分影 响因素很多，本文主要从芯壳比例、编织密度这两个方面，进行不同 的工艺参数，分别考察了这两个影响因素对于缝合线打结强力、摩擦 一 性能、弯曲刚度的影响程度以及趋势，并且最后能够得到最佳工艺参 数。 涂层也是缝合线生产中不可缺少的重要环节。本文首先分析了涂 层工艺的原理，绘制了涂层工艺的机构示意图。分别分析了两种不同 涂层工艺的优缺点，重点讨论了涂层工艺对缝合线打结强力、摩擦性 能、弯曲刚度的影响变化。然后针对较好的涂层方法，改变涂层剂浓 度比，分析此参数变化对缝合线的性能影响变化，最后得出较佳的涂 层剂浓度。 最后，本文从缝合线的热定型工艺着手，分析了热定型的原理以 及影响热定型效果的几大因素。通过正交实验，分析了影响热定型的 两大因素一定型温度和定型时间对于缝合线性能的影响关系，最后发 现热定型时间和温度都对打结强力和弯曲刚度有显著的影响，但对摩 擦性能影响不大。 关键词：医用纺织品真丝编织缝合线性能 一 r e s e a r c ho nt 髓s t r u c t u rea n dp r o p e r t so f 匝d i c a ls i l kb r a d e ds i 丁1 r i 厂re n o w a d a y s ，t h ei n t e r s e c t i o n 谢t ho t h e rf i e l d sb r i n g sv i t a l i t yt ot h e t r a d i t i o n a lt e x t i l e p e o p l ep a ym o r ea n dm o r ea t t e n t i o nt ot h ec o m b i n a t i o n o ft e x t i l ee n g i n e e r i n ga n dc e l lb i o l o g y , e n g i n e e r i n g ，m a t e r i a ls c i e n c ea s w e l la sc l i n i c a lm e d i c i n e ，e t c t h e r e f o r e , w ef o c u so nt h er e s e a r c ho f m e d i c a ls i l kb r a i d e ds u t u r ei nt h i sp a p e r m e d i c a ls i l kb r a i d e ds u t u r ei so n eo ft h em o s tp o p u l a rp r o d u c t si n m e d i c a lm a r k e t i n ga l lo v e rt h ew o r l d m o s to fp e o p l el i k ei t ，f o rs i l km u s t b ed e g u m m e da n dt h eb r a i d e dc o n s t r u c t i o ng i v e ss u t u r eb e t t e rp r o p e r t i e s c h i n ac a nm a k em e d i c a ls i l kb r a i d e ds u t u r ef o rs e v e r a ly e a r s ，b u tt h e p r o d u c t ss t i l lh a v eal o to f d r a w b a c k sc o m p a r i n gw i t ht h a tf r o ma b r o a d t h i sa r t i c l ep a yt h ef o c u so nt h et h ep r o p e r t i e so fm a t e r i a l s ，t h e s t r u c t u r eo ft h es u t u r ea n dt h ef i n i s h i n gp r o c e s si no r d e rt of i n do u tt h e o p t i m u m f i r s t l y , w ea n a l y z e d t h es i l k ss t r u c t u r ea n dp r o p e r t i e sa n d d e s c r i b e dt h ep r o c e s s i na d d i t i o n ，t h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so ft h em a t e r i a l u s e di nt h i sr e s e a r c ha r ei n t r o d u c e di no r d e rt ob es u r et h a tt h em a t e r i a lw i l l n o tb ed a m a g e di nt h eb r a i d i n gp r o c e s s 产 s e c o n d l y , t h ec o n t e n to fc o r es i l ka n ds h e l ls i l ka n dt h eb r a i d i n g d e n s i t ya r et w om a i nf a c t o r sw es t u d yi nt h i sp a p e r t h ec h a n g eo fe a c h f a c t o rw i l la f f e c tt h ep r o p e r t i e so fl o o ps t r e n g t h ，a b r a s i o nr e s i s t a n c ea n d b e n d i n gr i g i d i t yo ft h eb r a i d e ds u t u r e w eh o p et of i n dt h er e g u l a r i t i e s t h i r d l y , c o a t i n gi sa l s oa ni m p o r t a n tf a c t o ra n di t sp r o c e s sc a nm a k e s u t u r em o r es m o o t ha n dk e e pb a c kc a p i l l a r i t y w ec h o o s et w od i f f e r e n t k i n d so fc o a t i n gm e t h o d sa n da n a l y z et h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e s s e p a r a t e l y a n dt h ec h a n g i n go fc o n c e n t r a t i o nr a t i oo fc o a t i n gw i l la f f e c t t h ep r o p e r t i e so f l o o ps t r e n g t h ，a b r a s i o nr e s i s t a n c ea n db e n d i n gr i g i d i t yo f t h eb r a i d e ds u t u r e f i n a l l y , t h ef i n i s h i n go fs i l kb r a i d e ds u t u r ei sh e a ts e t t i n g t h er e s u l to f o r t h o g o n a lt e s ts h o w st h a tt i m ea n dt e m p e r a t u r eo fh e a t i n gs e t t i n gc a n r e m a r k a b l yi n f l u e n c et h el o o ps t r e n g t ha n dt h eb e n d i n gr i g i d i t y , b u tn o tt h e a b r a s i o nr e s i s t a n c e s k ix u e f a n g ( t e x t i l ee n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db yp r o w a n gw e n z u k e yw o r d s ：m e d i c a lt e x t i l e ，s i l k ，b r a i d e d s u t u r e ，p r o p e r t i e s 目录 第一章绪论1 1 1 医用缝合线简介1 1 2 医用真丝编织缝合线6 1 3 本课题的研究意义与内容9 第二章蚕丝及原料性能分析1 1 2 1 蚕丝性能分析1 1 2 2 蚕丝的前处理1 5 2 3 实验用原料性能分析1 6 2 4 本章小结1 7 第三章医用真丝缝合线编织工艺探讨1 9 3 1 机器设备以及编织原理1 9 3 2 芯壳比例对缝合线性能的影响2 0 3 3 编织密度对缝合线性能的影响3 2 3 4 本章小结3 8 第四章医用真丝缝合线涂层工艺研究4 l 4 1 涂层的目的与意义4 1 4 2 涂层工艺研究4 2 4 3 涂层对缝合线性能的影响4 4 4 4 涂层剂浓度对缝合线性能的影响5 0 4 5 本章小结5 5 第五章医用真丝缝合线热定型工艺研究5 8 5 1 热定型的原理和意义5 8 5 2 热定型工艺参数对缝合线性能的影响5 8 5 3 本章小结6 6 第六章结论与展望6 8 ， 6 1 主要结论6 8 6 2 不足与展望6 9 附录一7 0 致谢。8 5 ， 东华大学硕士学位论文医用真丝编织缝合线结构与性能的研究 第一章绪论 医用缝合线是手术中十分重要的缝合材料，它有时就关系到手术的成败。临 床上一个手术的失败很可能是由于缝合材料性能上的欠缺，如结扎缝线的松脱、 断裂或吸收过早造成出血、创口裂开，有时甚至危及生命；而这些缝线材料由于 吸收过迟，会造成异物反应或切口感染，创口经久不愈，这都给病员和医生带来 莫大的烦恼n 】。因此，为了保证手术的质量，选择优质的缝合线十分重要。 人类使用医用缝合线的历史相当长。早在公元前三千年，古埃及人就采用亚 麻和动物的肌健作伤口的缝合材料【2 j 。公元前二千六百年，印度人采用棉、马尾等 材料缝合伤口。公元前一千多年，埃及人又发明了多股缝线，提出使用肠线和丝 线。然而，直到十九世纪，随着外科学的发展，医用缝合线才真正发展起来。 1 1 医用缝合线简介 1 1 1 缝合线的性能要求 ( 1 ) 线的强度较高，不受体液的影响而变形，在伤口愈合前力学性能没有大的变化； ( 2 ) 纤维的柔韧性良好，打结强度高，缝合时通过人体组织容易，结扎时操作方便， 作结后持结性良好； ( 3 ) 生物相容性良好，组织反应小，不影响人体组织的生长； ( 4 ) 对于吸收性缝合线，在组织修复后应完全被吸收，不在人体内留下异物； ( 5 ) 产品质量稳定可靠，能够长期保存，容易消毒而不变性； ( 6 ) 没有毒性、过敏性、电解性、脓毒性、致癌性和毛细管现象。 1 1 2 缝合线的标准 缝合线按尺寸分类有两种标准，一种是美国标准( u n i t e ds t a t e sp h a r m a c o p o e i - a ) ，另一种是欧洲标准( 脚啪p h a r m a c o p o e i a ) 【3 1 。在u p s 中，尺寸大小有两 种表示方法，一种表示为“整数一o 第一个数字越大，缝合线就越细目前最细 东华大学硕士学位论文医用编织缝合线结构与性能的研究 的缝合线有1 1 0 ，用于显微外科的无损伤锦纶缝合线；另一种是直接以整数的大 小来表示，如0 号、1 号等，这种表示方法适合于较粗的缝合线。在e p 中，数字 从0 ，1 n l o ，相应的最小直径( m m ) 就是数字除以1 0 。 1 1 3 医用缝合线的分类 当今医用缝合线按照原料的来源、可吸收性及构成方式【4 1 进行分类，主要有以 下这些，如表卜1 所示。 表1 - 1 医用缝合线的分类 天然高分子材料：肠衣线、胶原蛋 蚕丝、棉线； 合成高分子材料：聚乙交酯( p g a ) 纤维、乙交酯和丙交酯共 聚( p g l a ) 纤维、聚对二氧杂环己酮( p d s ) 按原料分 纤维、聚乳酸( p l a ) 纤维、聚酯( p e t ) 纤维、 聚酰胺( p a ) 纤维、聚丙烯( p p ) 纤维 金属材料：不锈钢缝合线、银线 单丝 按结构分加捻缝合线、加捻复丝( 涂层的和未涂层的) 复丝编织缝合线( 涂层的和未涂层的) 可吸收缝合线：羊肠线、聚乙交酯缝合线、乙交酯和丙交酯 共聚缝合线、聚对二氧杂环己酮缝合线、聚 按吸收性分乳酸缝合线 不吸收性缝合线：聚丙烯缝合线、聚酰胺缝合线、聚酯缝合 线、真丝缝合线 1 1 4 常用医用缝合线 1 1 4 1 不吸收性缝合线 不吸收性缝合线是指“一种能适当抵抗活体哺乳动物组织降能作用的柔韧 线 。它又可细分为天然材料、金属材料及合成材料三类。 ( 1 ) 不吸收性天然缝合线 不吸收性天然材料缝合线主要包括丝线、棉线和亚麻线。其中棉线和亚麻线 是由天然棉纤维及亚麻纤维制成。主要用于胃肠道手术，但现已很少用，故这里 主要介绍丝线。 丝线，是由蚕产生的连续蛋白细丝，属于动物蛋白。医用丝线由蚕丝经涂蜡后 2 东华大学硕士学位论文医用真丝编织缝合线结构与性能的研究 编织或捻合的多股线为不吸收缝线，是不吸收性缝合线中最常用的 5 1 。由于丝线具 有良好的柔顺性，打结安全性及较高的抗张力度，因此常被外科医生用作缝合线 操作特性的评价标准。丝线主要用于血管结扎，胃肠道手术及筋膜的缝合等手术 中。因染上血液的白色丝线难与其它组织相区别，故以黑色丝线为佳，便于识别， 而丝线的缺点首先是在组织内不吸收，一旦创口感染，可造成经久不愈的窦道， 直至线结全部消除才能愈合。若用于易污染或感染创口的缝合，更易引起感染或 因组织反应而形成炎症性肉芽肿或脓肿。其次是由于其不吸收，若用以缝合泌尿 道或胆道，即成为异物，易招致结石形成。另外由于丝线在组织不能长期保留张 力，在6 个月内其张力强度降低至最初的1 3 ，故不适用于人体血管的手术，又因 丝线穿过组织时，其分股容易散开，把组织拖挂在线上，而不适用于显微外科的 缝合。所以近年来丝线在国外已渐趋于由合成缝合线所取代，而在国内，由于我 国盛产丝线，且丝线价格低廉，易灭菌等特点，目前丝线仍将是国内最主要的缝 合线，用于一般的缝合结扎。 ( 2 ) 不吸收性金属缝合线 金属缝合线主要指由银、不锈钢或钽制成的粗细不等的单丝或编织缝线。它 具有断裂强力大，组织反应极小，在组织内不改变性能并易于消毒灭菌而不变质， 即几乎完全是惰性的优点。所以它对于需要高强力缝合的腹壁伤口，尤其是已有 或很可能有感染的腹壁切口的再缝合是最为理想的缝合材料。对年老体弱，晚期 癌肿手术的腹壁切口，采用金属缝线缝合以预防伤口手术切口裂开。金属缝线缝 合切口的方法常有两种：一是埋人体内，不再取出，如腹壁切口的“8 字缝合法， 其它如髌骨骨折时周边组织的环形缝合，肋骨切断后的缝合等不属此类。二是在 皮肤外打结，二周后剪除，如腹壁切口的全层减张缝合，从皮肤到腹膜全层间断 缝合。为得到较好的拉力，缝合以距切口边缘1 5 锄为好。但由于金属缝合材料存 在着使用时较费时间以及需要有精细的打结技术等一些无法弥补的缺陷，故而金 属缝合材料目前已不常用。 ( 3 ) 不吸收性合成缝合线 不吸收性合成缝合线也是惰性的，一般说来，合成的缝合线都具有较高的强 度和较低的杨氏模量。它在体内维持强度的时间比丝线长，操作性能也好，但为 3 东华大学硕士学位论文医用编织缝合线结构与性能的研究 保证其打结的安全性，有时还需要在打结时多打几个结。常用的有以下几种： 尼龙( n y l o n ) 缝合线( 包括尼龙6 6 及尼龙6 ) ，由1 6 一己二酰胺和己二酸凝聚成 为聚缩己二醇( 即聚己丙酰胺) 组成。其特点是弹性适当，张力大，组织反应小， 尼龙缝合线的缺点是结扎困难，持结性差，需做5 个6 个重结，留下3 m m 的线尾 才可靠。 达柯纶( d l a c r o n ) ：即涤纶线，它是由聚对苯二甲酸乙二醇酯( 涤纶) 及聚对苯 二甲酸丁二醇酯等材料制成的。它有编织型多股线及单股线两种。常用的是编织 型多股线，但无包复的编织聚酯线在缝合组织时会有一种“锯的作用，因而其 表面的摩擦系数高，做结时阻力过大，从而限制其在外科手术中的应用。 普罗纶( 聚丙烯p r o l e n e ) 缝合线晒1 ：由不饱和的丙烯聚合而成，特点是抗张强度 大，比重低、不吸水、抗酸碱、抗组织酶，并耐高压灭菌。它是除不锈钢线和聚 酯线外的所有缝合线中具有长期的强度保持能力的缝合线，而且它表面光滑，易 于穿过组织，创伤极小，组织反应极小，抗感染力强，不招致后期不适，效果胜 于钢丝。它较多地被选用于冠状动脉搭桥术及大多数的外周血管手术的结扎缝合 上。其主要缺点是摩擦力过小和柔韧性差，使打结略显困难，尤其是在血染或湿 润时则较易滑脱，因此在打结时需要打六重方法方能保证其打结的安全性。 泰氟隆缝合线：是由膨体聚四氟乙烯制成的单丝线，其线体内含有约5 0 9 6 孔洞 ( 体积分数) ，故又称之为膨体聚四氟乙烯线。由于该线具有多孔性和链状结构的 特点，即使在反折处也能承受长期的张力，也由于多孔性而可与同样粗细的缝针 连接成无创线，其针尾与线的直径比可达2 0 1 ：1 ，在血管手术中可明显地减少针 眼出血，它可用于心血管手术及其它一些缝合中。但由于其表面摩擦力很低，故 在实际应用时要做5 6 重结才能保证打结的安全性。做结时要用力至做结点上的 缝线略变形( 使线孔内空气排出) ，线尾不可过短，以防线结滑脱。 超高分子量聚乙烯缝合线( n e s p l o n ) ：是一种高强度的缝线，它可用于对强度 要求较高的缝合，如骨的固定等，但是其打结安全性不好，有时需要在打结时绕6 次才行。 1 1 4 2 可吸收缝合线 可吸收缝合线又称生物可降解性手术缝合线，通常是指在植入皮下6 0 天内失 4 东华大学硕士学位论文医用真丝编织缝合线结构与性能的研究 去其大部分张力强度的缝线，而这种张力强度的丢失并不表明完全被吸收，像肠 线可存在于组织内多年。这种线具有一定的机械强度，良好的组织相容性，易于 处理，并在2 个月6 个月内逐渐自行降解吸收，是目前较理想的外科缝合线。可 吸收手术缝合线根据材料来源分为天然及人工合成两大类。 ( 1 ) 可吸收天然手术缝合线 采用羊的肠衣制成的线来缝合腹部伤的历史可上溯几个世纪。这大概是最早 的可降解缝合线。但真正的突破是在十九世纪6 0 年代l i s t e r 开创了现代外科无菌手 术后。 羊肠线的主要成份为羊肠粘膜下或牛肠粘膜中的胶原，它又有平制及铬制两 种。平制线指不经铬盐处理而制成的羊肠线，其在体内的强度在5 - 1 0 天内逐渐耗损， 残留物可在7 0 天内完全消失。因此平制羊肠线只适用于需短期维持强度的手术， 例如用于小血管的结扎。羊肠线经铬盐处理后增强了其抗机体吸收的能力，其强 度在植入体内后1 4 2 l 天完全失去，残留物的吸收则需9 0 天以上。因而它可用于较 大血管的结扎、普通外科手术、胆囊手术。羊肠线的突出优点是其具有优良的操 作特性，且价格低廉，缺点是植入体内后虽最初几天内强度下降较快，并且由于 它由天然材料制成，材料本身的成分及性能也变化很大。此外，羊肠线在干燥状 态下是较僵硬的，需要用保存液或生理盐水来使其保持柔软和弹性。羊肠线还能 引起较强烈的局部组织反应。 胶原缝合线是由胶原蛋白所制成，因此它在体内引起的组织反应较小，其强 力下降及线的吸收也更有规律，但其在体内的初期强力下降也较快。 ( 2 ) 可吸收合成材料 为克服天然材料的一些缺点，人们把注意力转向了合成材料。在1 9 6 2 年美国 d a v i s & g e c k 公司首次研制出了聚乙交酯( 或称聚乙醇酸) 可吸收性缝合线【7 捌，并 于1 9 7 0 年上市，商品名为d e x o n 。随后e t h i c o n 公司又推出了一种商品名为v i c r y l 的 可吸收性缝合线，它是一种乙交酯与丙交酯的共聚物，二者的比例约为9 0 - 1 0 。 p g a 纤维具有很高的强度，它能够制成编织型缝合线。在线的表面常有涂层， 以改善其操作特性，减少其表面摩擦力。与同样直径的羊肠线相比，d e x o n 的断裂 东华大学硕士学位论文医用编织缝合线结构与性能的研究 强力及打结强力皆比羊肠线高，并且在植入体内后的最初7 1l 天内仍保持较高的 强力。 1 9 8 5 年d a v i s & g e c k 公司生产了一种新的可吸收性单股缝合线，商品名为 m a x o n 9 。它是由乙交酯和三亚甲基碳酸酯经开环聚合而成的共聚物，其中三亚甲 基碳酸酯约为3 2 5 ( 重量) ，其结构是一种三嵌段结构，中间的软段为聚三亚甲基 碳酸酯，两边的硬段为聚乙交酯。由此材料制成的4 - 0 号线的强度，包括断裂强力 和打结拉伸强力要比聚丙烯线和尼龙线还高。与p g a 线相比，m a x o n 在体内的强力 下降率较慢。在2 8 天时，m a x o n 仍可维持其原始强力的5 9 ，而p g a 线则只有其初始 强力的1 3 ，m a x o n 线引起的组织反应也很低。 商品名为p d s 的缝合线是由聚二氧杂环己烷酮【1 0 】制成的。由于材料的玻璃化 转变温度较低，因此在室温下是一种很有弹性的物质，很适合作单股缝线。p d s 线在体内的强力下降速率要比p g a 线及p o l y g l a c t i n9 1 0 线慢，在体内完全吸收需1 8 0 天。 甲壳素【l l 】是从甲壳类动物的外壳中提取制成的，目前甲壳素在工业及医疗上 已有许多应用。由甲壳素经湿法纺丝后制成的编织型缝合线在家兔背部进行的埋 植实验表明：其打结强力的保持率在5 天时为7 6 ，1 0 天时为5 2 ，2 0 天时1 3 ，3 0 天后完全丧失。与羊肠线相比，甲壳素线具有更高的断裂强力及打结强力。 聚羟基丁酸( p h b ) 是一种高结晶度、具有光学活性的天然聚酯【1 2 】，可由微生 物发酵法生产。由p h b $ 1 j 成的单股缝合线在大鼠皮下埋植1 8 0 天后用扫描电镜观 察，发现线的外观几无变化。在长达1 8 2 天的体内及体外降解实验中，也发现其重 量几乎没有变化。证明其降解速率比所有市售生物降解性缝合线都慢得多。 聚乳酸( p l a ) 是由丙交酯开环聚合而成。p l a 缝合线常由溶纺制备，制成的 缝合线在体内的降解速率较慢。由于它在体内的降解产物为乳酸，而乳酸是人体 本身的一种代谢产物，因此对人体无毒害作用，并且在骨科上有很高的应用价值。 1 2 编织型医用真丝缝合线简介 1 2 1 真丝缝合线的优点 在化纤工业日益发展的时代，使用了几千年的真丝缝合材料仍能在医用领域 占有地位，主要是因为真丝及其缝合线具有许多优良的内在性能【1 3 1 。 真丝是天然蛋白质纤维，含有1 8 种氨基酸，而且其中许多是人体所需要的氨 6 东华大学硕士学位论文 医用真丝编织缝合线结构与性能的研究 基酸。真丝缝入人体内，经过六个月左右被人体逐步分解，产生大量的氨基酸为 人体所吸收，对人体不仅无害，而且提供了有用的养料。 真丝缝合线的打结性能在所有缝线中是最优的，打结方便，持结能力最好。 对于同样线号的医用缝合线，真丝缝合线在打结弯曲性、柔软性等方面均优于化 纤材料。 真丝缝合线的吸湿性好，当被血液浸润时能迅速膨胀，充满针眼，减少血液 从针孔渗出，手术缝合质量好。 真丝的强力与化纤相比要差一些，但比棉、肠线等要高。 当然，真丝并不是没有缺点。真丝的组织反应性较化纤要大，特别是在易沾 污的伤口使用时，更易引起伤口感染。但真丝缝合线的这一缺点与其优点相比显 得微不足道。因此真丝仍是现代外科手术中必不可少的缝合材料，特别是在外科 整形手术、皮肤缝合等方面应用更为广泛。 1 2 2 编织型与捻合型丝线性能的比较 传统的医用真丝缝合线是捻合结构，目前国内外正逐步淘汰，取而代之的是 编织型医用真丝缝合线，编织型丝线比捻合型丝线更适于手术的缝合材料。 它们的性能比较如下。 1 编织丝线去除了真丝的丝胶。丝胶中含有部分的脂蜡、矿物质及杂质，在人 体组织内易起反应，容易引起炎症性脓肿和肉芽肿，对伤口的愈合极为不利。编 织丝线先脱胶再编织，避免了丝胶对人体产生不利影响；捻合型丝线一般不脱胶， 若要脱胶也是在加捻后进行，因此丝线中仍包含有丝胶，易对人体组织产生副作 用。 2 编织丝线的断裂强力及打结强力与捻合线相比都大为增加。用同一种生丝 原料和相同的纤维根数分别以加捻和编织的方法制成直径相近的两种缝线，经测 试编织丝线的断裂强力是捻合丝线的1 1 0 6 2 ，编织丝线的打结强力是捻合丝线的 1 1 6 6 7 。 3 编织丝线不会产生传统捻合型丝线的扭结现象，在手术中穿针、使用更为方 便。 4 编织丝线条干均匀，打结强力高且稳定。 7 东华大学硕士学位论文 医用编织缝合线结构与性能的研究 5 编织结构稳定，表面光滑，柔软性好，易于弯曲，延展性小，自然弹性好， 打结顺利，使用方便。 6 打结后结节小，结节抱合力强，不易松散。 7 编织丝线表面有优质涂层，能平稳穿过人体组织，减小对组织的损伤，降 低了组织的反应性；同时涂层将丝线表面的毛细孔封实，减少了毛细管效应，并 且细菌不易生存，使得手术后伤口感染率大为降低。 8 编织丝线易于消毒处理，灭菌可靠，丝质干净，手术后刀口愈合顺利，刀 口平整。 以上八点说明了医用真丝编织缝合线的优点，同时也表明了编织型医用丝线 代替传统捻合型丝线的必然趋势。 1 2 3 国外编织丝线的生产工艺及其更新 医用真丝编织缝合线的商业化生产仅几十年，然而它的发展速度却非常快。 国外公司经过几十年的探索，已发展出了比较成熟的制作工艺，其工艺的基本流 程为：原料一翻丝一合股- j j n 捻一脱胶一热水洗一温水洗一染色一热水洗一烘干一编织一涂层 一定型包装一消毒等。合股、加捻是为了增强丝线的抱合力，提高强度。脱胶是为 了保持其自然的质地和弹性，避免了丝胶对人体组织产生不良影响。编织法使真 丝相互抱合更加紧密，条干更均匀，强力大为增加。医用真丝编织缝合线一般染 成黑色，因为染上血液的白色丝线难与其它组织相区别，故以黑色丝线为佳，便 于识别。涂层处理则是为了提高缝线的直径均匀性和平滑性，减少组织反应性毛 细管效应。丝线的消毒一般采用高压消毒，这样可增加其拉力1 0 左右。高压消毒 时，温度过高、压力过大、时间过长，都可降低其拉力。若煮沸消毒，则会降低 其拉力1 0 左右。 国外著名的d a v i s g e c k 公司和e t h i c o n 公司对传统的制作工艺做了很大的改 进，新的编织及涂层等工艺不断应用到丝线的生产中。d a v i s & g e c k 公司的编织 法采用外壳芯线的形式在相对恒定的湿度条件下编织，并且在编织完成后，将真 丝编织线浸入水中进行湿拉伸处理，提高其抗张强力，同时得到直径更均匀的缝 线。在涂层方面，该公司采用硅酮涂层代替传统的蜡质涂层，缝合线的手感和打 结性能进一步提高，并降低缝线对人体组织的副作用。 东华大学硕士学位论文医用真丝编织缝合线结构与性能的研究 世界著名的e t h i c , o n 公司也是医用真丝编织缝合线的主要生产厂家，该公司的 m e r s i l k 医用丝线采用世界上最细的天然丝线制成，丝纤维未经缠线，保留了它的 主要成分和弹性，在拉力下编织成优质医用丝线。在涂层方面，该公司采用蜂蜡 作为涂层剂，这减少了缝线在穿过人体组织时对组织的拉曳，尤其在连续缝合时 需要缝线能顺畅地通过组织，而且蜂蜡的疏水性减少了由于毛细作用而导致的沿 缝线部位隐匿和扩散感染的问题。e t h i c , o n 公司对其产品采取x 射线或环氧乙烷 ( e t h y l e n eo x i d e ) 取代传统的汽蒸和干热法进行消毒灭菌，该法简便、可靠，能对包 装后的产品进行消毒，而且强力保持时间更长。 1 3 本课题的研究意义及内容 1 3 1 课题的研究意义 由于手术缝合线是手术中十分重要的医用物品，为了保证手术的成功，必须 使用合乎手术要求的缝合线。医用真丝缝合线是当前国际上在医疗手术中采用广 泛、性能优异的产品之一。医用真丝编织缝合线在我国具有很大的发展潜力，必 须加快这方面的研究，探索出合理的编织工艺参数，生产出符合医用标准、品质 更优的医用真丝编织缝合线，使之不仅满足广大病员的要求，同时为国家创造经 济效益。 1 3 2 课题的研究内容 受上海天清生物材料有限公司、南通华尔康医疗用品有限公司、金环医疗用 品有限公司的委托，本文主要研究真丝编织缝合线的性能。鉴于试验条件和原料 的限制，本文的研究内容有： l 、查阅大量参考文献，了解医用真丝缝合线的历史、现状和发展趋势，掌握国内 外相关信息，为课题的进行奠定理论基础； 2 、研究真丝原丝的性能，尤其是可编织性； 3 、改变编织工艺参数，研究分析工艺参数对缝合线性能的影响及其规律； 4 、通过涂层工艺，研究涂层工艺对缝合线各个性能的影响，以及不同的涂层剂浓 度对性能的影响； 5 、通过热定型工艺，研究热定型对缝合线各个性能的影响，以及定型温度、时间 对性能的影响。 9 东华大学硕士学位论文医用编织缝合线结构与性能的研究 参考文献 1 y o n g z h o n gw a n g s t e mc e l l b a s e dt i s s u ee n g i n e e r i n gw i t hs i l kb i o m a t e r i a l j b i o m a t e r i a l ，2 0 0 6 ( 2 7 ) ：6 0 6 4 6 0 9 2 2 培红医用缝合线的进展 j 山西医药杂志，1 9 9 8 ，2 7 ( 2 ) ：1 3 2 1 3 5 3 范尧明医用缝合线的研究进展 j 纺织导报，2 0 0 6 ，9 ( 1 ) ：5 8 6 2 4 秦冬雨，王文祖医用缝合线的结构与性能 j 产业用纺织品，2 0 0 1 ，1 9 ( 1 0 ) ：1 6 - 1 9 5 g r e g o r yh a l t m a n ，f r a n kd i a z ， c a r o l i n ej a k u b a ，e t a l s i l k b a s e d b i o m a t e r i a l s j b i o m a t e r i a l s ，2 0 0 3 ( 2 4 ) ：4 0 1 4 1 6 6 p h i l i pb d o b r i n ，c l a i r eg o s s e l i n ，s t v e nk a n g ，e t a l e f f e c to f p u l s a t i l ep r e s s u r e o nt h eb r e a k i n gs t r e n g t ha n dm o v e m e n to fp r o l e n es u t u r e s j o u m a lo fv a s c u l a r s u r g e r y j 2 6 ( 6 ) ：1 0 3 0 1 0 3 5 7 李健合成可吸收缝合线的研究进展 j 天津工业大学学报，2 0 0 6 ，2 5 ( 1 ) ： 1 8 2 1 8 温永堂，王东光，付振刚，等胶原医用可吸收缝合线的研制 j 天津纺织工学 院学报，1 9 9 2 ，1 1 ( 3 ) ：卜8 9 艾莉，杨青芳生物可降解医用纤维 j 北京纺织，2 0 0 4 ，2 5 ( 6 ) ：2 6 2 9 10 p h i l i pm s t o t t ，a n t h o n yj h e a r n d e n ，an e wa n de f f e c t i v et e n s i o nb r a i d e d p o l y e s t e r s u t u r e t e c h n i q u e f o rt r a n s v e r s e p a t e l l a r f r a c t u r e f i x t i o n j p o l y m e r d e g r a d a t i o n 5 9 ( 1 9 9 8 ) ：1 3 1 8 1 0 温永堂，王东光，付振刚，等胶原医用可吸收缝合线的研制 j 天津纺织工学 院学报，1 9 9 2 ，1 1 ( 3 ) ：卜8 1 1 秦益明功能性医用敷料 m 中国纺织出版社，北京：2 0 0 7 2 1 2 范尧明医用真丝缝合线的发展 j 江苏丝绸，2 0 0 5 ，8 ( 4 ) ：3 5 3 7 1 3 赵耀明，吴殉生物降解医用纤维的研究进展 j 广东化 纤，1 9 9 6 ，1 2 ( 4 ) ：3 1 3 4 1 0 东华大学硕士学位论文医用真丝编织缝合线结构与性能的研究 第二章蚕丝及原料性能分析 2 1 蚕丝性能分析 2 1 1 蚕丝的形态结构 蚕丝是蚕体内的丝液经吐丝口吐出后凝聚而成的纤维，称为茧丝。每一根茧 丝由两条平行单丝组成，它的主体是丝素，其基本组成是蛋白质，其性质与氨基 酸种类和这些分子的结晶等聚集态结构有关，丝素的外面被丝胶包围。蚕丝的横 截面呈三角形，三边相差不大，角略圆钝，如图2 1 所示。蚕利用丝胶的黏着性， 以s 形或8 字形吐出丝条。蚕茧表面的丝称为茧衣，蚕茧最里面靠近蚕蛹体的丝 称为蛹衬，蚕茧的中间部分称为茧层。茧层的丝粗细均匀，约占全部丝重的 7 0 0 0 8 0 ，经缫丝而获得的长丝称为生丝，可直接用于织造。茧衣、蛹衬的丝细 而脆弱，不能缫丝，可作绢纺原料。 丝胶是蚕丝表面的胶状水溶性蛋白质，丝胶与丝素相比，虽然氨基酸组成相 似，但含量差异很大。由于丝胶分子表面分布着容易与水结合的基团( 亲水性基 团) ，所以丝胶在水中容易溶解。由于丝胶在水中溶解速度等的差别，它在茧丝外 围呈如图2 2 所示的层状分布，由外层到内层依次为丝胶i 1 1 、丝胶i i 、丝胶i 、 丝胶。丝胶i 的溶解性能很好，对缫丝有利，在精炼时通过碱液预处理就能去 除。丝胶i i 、丝胶i i i 、丝胶的溶解性较差，愈接近丝素的丝胶层愈难溶解。丝 胶的存在使纤维的手感粗糙。 图2 - 1 蚕丝的横截结构图2 - 2 丝胶的层状分布示意图 丝胶虽然对丝素起到保护作用，但是在生产运用中，都会进行脱胶工剖2 1 ，改 东华大学硕士学位论文医用编织缝合线结构与性能的研究 善产品质量。同样的，真丝编织缝合线的原料也要先进行脱胶。 2 1 2 丝素蛋白的聚集态结构 丝素蛋白以反平行折叠构象【3 】为基础，形成直径大约为l o n m 的微纤维( 也称 微原纤，无数微纤维紧密结合组成直径大约为l u m 的细纤维( 也称原纤) ，大约 ， 1 0 0 根细纤维沿长轴排列构成直径为l o 1 8 u m 的单纤维，即蚕丝蛋白纤维。 关于丝素蛋白的聚集态结构，一般认为由结晶态和无定形态两大部分组成， 。 结晶度为5 0 6 0 ，曾提出一种嵌段分子模型，分子由1 8 - 2 2 个重复单元组成， 每一个重复单元包含结晶区和非晶区，结晶区分子量为4 1 0 0 ，非晶区分子量为 3 8 0 0 。通过偏振拉曼光谱首次发现，蚕的中前部丝腺蛋白还以向列型液晶形态存 在，用小角x 射线测得含有两种似棒状结构，其宽度方向尺寸均为3 9 4 n m ，长度 方向尺寸分别为6 0 2 n m 和7 0 n m 。 由于丝素无定形区主要由带有较大侧基的氨基酸，如苯丙氨酸、酪氨酸和色 氨酸等组成，它们阻碍了肽链整齐而密集的排列，同时又集中了具有活泼官能团 的氨基酸残基，所以丝素与其他物质的化学作用主要发生在这一区域。 丝素的结晶结构如图2 3 所示，丝素分子链在纤维的结晶区呈1 3 一构象，排列 较为规整。它的聚集态结构可用缨状原纤结构模型表示。丝素分子中氨基酸大分 子伸展链的长度约为15 0 n m 。丝素的晶胞属斜方晶系。每个晶胞内都含有a 一氨 基酸结构单元，计算密度1 4 5 9 c r n 3 。 图2 - 3 丝素原纤的结构 2 1 3 蚕丝的主要性能 1 2 东华大学硕士学位论文医用真丝编织缝合线结构与性能的研究 ( 1 ) 力学性能 蚕丝的应力应变曲线中存在着明显的屈服点，就屈服应力和断裂强度来说， 蚕丝较高。真丝高断裂强度有利于真丝编织缝合线在编织过程中减少断裂的概率 4 1 ，作为最终产品较好的力学性能也是评价缝合线是否优良的重要指标。 蚕丝是吸湿性很强的纤维，随着相对湿度的变化，其拉伸性能也同时发生一 定的变化。一般而言，当相对湿度变大时，蚕丝的初始杨式模量、屈服点、断裂 强度都发生下降，而断裂延伸度增加。真丝编织缝合线在使用中是在完全浸润的 情况下，蚕丝在润湿状态下的力学性能对缝合线的性能起到决定作用。 蚕丝纤维在形成过程中，即由液体变为固体纤维时，曾经受到强烈的拉伸和 吐丝口处的挤压，不但分子链较为伸直( 具有1 3 一折叠结构) 、取向度较高，而且 分子链之间的排列也比较整齐。 ( 2 ) 热性能 蚕丝对热的抵抗力较强，在1 1 0 下干燥，只能排出其中的水分，对生丝或蚕 丝并无损害；到1 4 0 时开始逐渐失重，颜色由白变成淡黄、棕色；至2 5 0 。c 时开 始变成黑色。s c h o e n k e r 、d u s e n v u y r y 和石川博【5 】等采用d s c 和d t a 研究蚕丝纤 维，发现在1 0 0 附近蚕丝开始脱水，3 0 5 - - , 3 2 6 出现热分解。m a g o s h i 小组系统 地研究了丝素蛋白的热力学行为，发现无定形的丝素蛋白在1 0 0 附近开始脱水， 其分子内和分子问的氢键在1 5 0 , -