央视纪录片《手术二百年》全面展示了坎坷又充满人文关怀的手术进化史，成功激发了大众对于“外科手术”这种“冰冷”行为的兴趣，让手术这种想想就令人头皮发麻的行为不再那么可怕。《钱江晚报》的评论甚至认为“它不属于血腥、无趣的片子，相反还很下饭”，“片中提到的相对冷门的地名，甚至可以做为一份欧洲旅游的另类攻略”。

与此同时，随着材料学、生物学、机械、电子等技术的不断进步，人类在外科手术上也不断的完善发展，其中最为引人注目的是人工智能辅助手术以及各类手术机器人技术的发展。不过，今天让我们把目光聚焦在一类与材料学发展息息相关的外科手术技术上。

家里8岁的小朋友贪吃自己去切椰子壳不小心把手指头切到，家里人好一顿担心，医院急诊。医生消毒后用手术线缝合起来，告知使用的是可吸收缝合线，医院来拆线。果然，两周后小朋友手指上的缝线神奇的消失了。缝线还能被人体吸收？如果有过外科手术经验相信对此不会陌生。事实上，早在年，英国医生JosephLister就开始使用一种能够被人体组织吸收的缝线来进行伤口缝合1，这种缝线就是最早的可吸收缝线——羊肠线。

说到羊肠线，不少读者会有些感觉，我们日常食用的香肠外面的肠衣不少就是用羊肠做的，肠衣可以直接食用并在体内通过一种叫做蛋白水解酶的作用从高分子分解成小分子从而被人体吸收，伤口吸收羊肠线也是同样的道理。羊肠线弹性很足，一些知名品牌的网球拍也采用羊肠线来做为网球拍上的网线。不过羊肠线存在拉力不足、不宜缝合打结、吸收效果不理想且存在排异反应等弊端2。

随后上世纪60年代，美国科学家发明了化学合成的可吸收缝合线，这些新一代的可吸收缝合线主要以聚乙二醇酸、聚乳酸等为主。其中，聚乙二醇酸材料纤维强度高、延伸度适中、初始模量较低、无毒、生物相容性好，因此使缝合线具有良好的均一性、稳定性、无毒无抗原性，无致癌性，能抗胃酸、胃消化酶和感染，组织反应极小2。但其吸收时间长，60-90天内吸收完全且稳定，易对切口新生组织造成勒伤，形成少量疤痕3。此外，聚乙二醇酸材料生物降解能力强，也是塑料袋的有效替换材料。

缝合存在的主要问题之一是针头对周围组织的创伤性穿刺，这对肝脏或肺等重要器官尤其有害，因为在这些器官中，通过缝合来组织血液和空气的泄露是很困难的。此外，另一类缝合伤口的方式——订书钉也已被证明会产生更大的感染风险和更高的失败率4。

缝合线、缝合钉还有金属丝这一类传统的伤口治疗材料的局限在于其给外科手术医生带来的针刺风险、手术时间长、患者失血、手术并发症和感染以及潜在的需要在手术后取出等。这些外科手术中存在的问题推动了科学家们孜孜不倦的研发新材料以找到更好的伤口治疗的方法。医用密封胶便是新一类材料的典型代表，密封胶有时也被称之为粘合剂、密封剂、止血剂等，当然并不是所有的粘合剂、密封剂或者止血剂都是有密封胶来制成，譬如止血粉就是另外一种常见的止血剂。

密封胶使用前一般以液体状态存在，使用过程中会变成凝胶，最终起到黏结创面、止血、防堵漏、防渗液、防粘连等作用。应用于临床的密封胶按照制成方式来分主要有三类，分别是天然成分密封胶、半合成密封胶以及全合成密封胶5。从制成方式分类其实就可以看到材料学上，科学家从天然提取到完全人工合成的不断进步。

天然成分密封胶主要有纤维蛋白类、壳聚糖类、胶原类等，其中纤维蛋白密封胶最为典型。纤维蛋白胶是唯一获得美国FDA同时批准用于粘合剂、密封剂和止血剂适应症的材料6。与单纯缝合治疗相比，纤维蛋白密封胶可以显著的减少部分手术时间和复发率，不过在手术并发症上并没有明显的差异7。纤维蛋白密封胶通常从人血、猪血等中提取并因此而具备良好的生物降解性，但也因此而存在着病毒传播和免疫相关过敏反应的风险8。此外，纤维蛋白密封胶的拉伸和粘合强度有限，通常在手术中需要与缝合线结合使用9。

典型的半合成医用胶是明胶密封胶，明胶大家不太陌生，常见的食品如果冻、酸奶里都有明胶，大多数胶囊包装药品的胶囊外壳也是以明胶为主要原材料。之所以称之为半合成是因为明胶密封胶除了提取自自猪、牛骨等天然物质的明胶外还有苯二酚、甲醛和戊二醛等化学材料。明胶密封胶在力学强度上是纤维蛋白胶的数倍，在临床上也取得了不错的效果，不过因为其组成成分中包含甲醛，存在致畸和致突变的风险5。另外一种典型的半合成医用胶是白蛋白密封胶，有一定比例的牛血清蛋白和戊二醛溶液合成，该类产品最早于年获得美国FDA批准上市，主要应用于心脏外科手术中。不过同样因为戊二醛的引入，使用过程中存在使蛋白质变形及残留毒性的风险5。

全合成密封胶主要是氰基丙烯酸酯类密封胶和聚乙二醇类密封胶，前者如α氰基丙烯酸酯密封胶早在19世纪50年代末就已应用于临床，并拥有者广泛的衍生产品，其中最为知名的就是氰基丙烯酸乙酯，也就是俗称的胶，因为其强大的粘合力而知名。α氰基丙烯酸酯遇到水或者人体组织中的羟基等迅速聚合，短时间内起到粘合伤口的作用，黏结强度高，一般用于普通伤口创面的粘合。不过因为引入了氰基，具有一定的毒性。聚乙二醇类密封胶具有柔韧坚固的优良力学能力，并且可被吸收，具有良好的生物相容性，该类产品形成凝胶后也可用于防粘连手术。不过聚乙二醇类密封剂都有可能膨胀并导致器官和神经受压，如某款典型产品在应用后显示高达50%的水凝胶膨胀，导致患者脊髓和神经受压10。

总之，目前主流使用的许多密封胶产品已经应用于外科手术，包括肺治疗、颅外科、血管重建和眼部修复。这些产品提供了良好的生物相容性，对组织的毒性小，但除了眼部应用外，这些密封胶并没能够提供足够的强度来完全消除对缝合线的需要11。当前许多合成聚乙二醇密封剂存在的另一个问题是高膨胀曲线和压缩导致周围组织或神经损伤的可能性，科学家们仍然在持续寻找氰基丙烯酸酯和聚乙二醇以外的材料开发新的合成组织密封剂，希望能够提供足够粘合强度且膨胀度有限的密封剂，从而逐步消除对于缝合线的需求。

目前，聚氨酯和聚酯基密封剂材料很有吸引力，与聚乙二醇密封剂相比，它们的膨胀较小，并且在生理温度下具有热稳定性12。一种由聚氨酯和三乙氧基硅烷组成的单组分密封剂已被证明可在伤口吻合后提供支撑，并结合缝合线防止渗漏13。

另外一款已获批在中国市场上市的可吸收高分子组织密封膜用于在肺部手术后密封缝合闭合后的肺部组织以防止漏气，并且已被证明可以为颅脑手术硬脑膜修复后密封硬脑膜防止脑脊液渗漏14。这款产品为多层聚合产品，其以聚羧酸做为粘性基质，位于产品里层，该层在接触人体组织后通过离子和共价键的作用，会立即粘合到组织表面，密封防渗漏；并以聚乳酸做为隔离材料，位于产品外层，隔离密封创面防粘连15。

科学家们还很有意思的针对不同产品的抗拉强度和爆破压力进行了测试，看看在干、湿两种环境下可吸收高分子组织密封膜与纤维蛋白胶以及聚乙二醇聚合物谁的抗拉强度和爆破压力表现更好。结果显示了在两种环境下可吸收高分子组织密封膜都有着更好的表现16。在另外一次基于猪肺的实验上，可吸收高分子组织密封膜也显示了其在预防肺泡-胸膜漏气方面的有效性17。

人类不断追逐更好的外科手术密封材料的步伐从未停止，研究人员们尝试从生物身上寻找可以突破的机遇，研究人员尝试模仿壁虎、甲虫和海洋贻贝足部的天然粘合能力，尝试寻找全新的能够完全替代当下缝合技术局限性的创新手术材料。追逐科学的脚步永远不会停止，追逐科学梦想的教育永远不会停止，材料学的不断进步必将给罹患重疾需要手术的患者还有患者家庭带来更多的福音。

做为全球领先的医疗器械公司，碧迪医疗公司一直致力于探索新材料以更好的支持外科手术的开展。碧迪医疗外科事业部对于更好外科手术材料的探索也一直在不断前行。除了自主研发外，年12月更收购了总部英国的自粘可吸收外科密封膜开发领域领导者TissueMed公司，从而能为广大中国外科医生提供更为安全、优质、创新而完善的整体外科解决方案。欢迎大家

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