一种整形外科专用可降解锌合金缝合线及其制备方法与流程

本发明属于医用生物可降解材料与外科植入医疗器械，具体涉及一种整形外科专用可降解锌合金缝合线。

背景技术：

1、整形外科作为聚焦创面修复与容貌重塑的核心科室，对缝合材料的性能要求远高于普通外科，核心诉求集中于四大维度：一是精细化操作适配性，缝线需兼顾适宜柔韧性与打结稳固性，便于术者开展微创精细操作，避免缝线过硬划伤组织、过软打结滑脱；二是降解周期与创面愈合高度匹配，杜绝缝线过早降解失去张力支撑导致切口开裂，或降解过慢残留体内引发异物炎性反应；三是主动抗菌抗炎与组织修复功效，降低术后切口感染概率，减少瘢痕增生；四是极致生物相容性，无细胞毒性、无组织刺激性、无致敏性，契合美容整形无痕修复理念。

2、现阶段临床常用缝合线主要分为不可吸收线与可吸收线两大类，均难以适配整形外科临床需求。不可吸收线以丝线、尼龙线、聚丙烯线为代表，虽力学强度优异、张力持久，但需术后二次拆线，不仅增加患者痛苦与就医成本，还易遗留针孔瘢痕、引发线结异物反应，完全不适用于美容整形场景；传统可吸收线涵盖聚乳酸、聚乙醇酸及其共聚物合成线，虽可在体内降解吸收，免去拆线流程，但存在降解速率不可控、早期力学强度衰减过快、抑菌性能缺失、部分材质诱发慢性炎症等缺陷，且降解产物易引发局部组织红肿，瘢痕增生风险较高，无法满足整形外科精细化、高美观度的修复要求。

3、近年来，锌基可降解金属材料凭借降解产物安全无毒、力学性能与人体软组织适配、生物相容性优良等优势，成为医用缝合线领域的研发热点，但现有锌合金缝合线仍存在诸多技术短板，制约其在整形外科的临床应用：其一，合金成分设计单一，多采用纯锌或低含量二元/三元合金，常规mg添加量通常低于1wt%，对强度提升有限，且降解速率难以精准调控，常出现前期降解过快张力不足、后期降解过慢异物残留的问题；若单纯提高mg含量，又易导致晶粒粗大、塑性下降、降解过快引发局部腐蚀坑；其二，缝线表面功能单一，仅依托基体材料基础性能，无主动抗菌、促组织再生功能，术后感染与瘢痕增生风险居高不下；其三，缝线结构设计传统，多为实心圆形截面，柔韧性差、操作手感生硬，打结牢固度差，且易对娇嫩皮肤产生切割损伤，无法适配整形外科精细缝合手法；其四，缺乏针对性功能改性，未结合整形外科创面愈合生理规律优化设计，且现有体系缺乏兼具强化+抗菌+调控降解的多功能合金元素，难以满足整形外科对缝线“高强度、稳降解、高抑菌、低炎症”的综合要求，临床应用局限性显著。

4、基于上述行业痛点，研发一款适配整形外科临床特性，构建强度、降解、抗菌协同优化的新型医用锌合金，兼具成分体系优化、结构形态创新、功能多元复合、降解全程可控的新型锌合金缝合线，突破现有技术瓶颈，具备极强的新颖性、创造性与临床应用价值。

技术实现思路

1、针对现有缝合线无法兼顾整形外科精细操作、可控降解、抗菌促愈、低瘢痕增生的技术难题，以及现有锌合金缝合线成分单一、结构传统、功能缺失、降解失控、强度不足、高mg易脆的核心短板，本发明提供一种整形外科专用可降解锌合金缝合线，通过引入cu、mg、sr、li元素，结合多维度创新设计，解决现有锌合金缝合线的技术难题，与临床操作的高度适配，助力整形外科实现创面无痕、高效、安全修复。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

3、本发明提供了一种整形外科专用可降解锌合金缝合线，包括锌合金基体与表面复合功能涂层；所述锌合金基体为zn-mg-cu-sr-li五元医用合金，各元素质量占比严格控制为：mg 1-10wt%，cu 0.05-1.0wt%，sr 0.1-1.2wt%，li 0.05-1.0wt%，余量为纯度≥99.99%的医用高纯锌。

4、所述锌合金基体采用仿生螺旋异型截面结构，表面布设规则排布的微凹槽纹理。

5、所述表面复合涂层为内层zno纳米棒阵列涂层、外层壳聚糖-透明质酸生物凝胶涂层的双层结构。

6、所述仿生螺旋异型截面的合金丝材直径优选为0.1-0.4mm。

7、所述内层zno纳米棒阵列涂层的厚度为50-200nm，外层壳聚糖-透明质酸生物凝胶涂层的厚度为10-30μm。

8、本发明还提供了一种整形外科专用可降解锌合金缝合线的制备方法，包括以下步骤：

9、步骤s1合金熔炼：按配比称量高纯金属zn、mg、cu、sr、li原料，置于真空感应熔炼炉中，抽真空，在惰性气体保护下升温熔炼，保温一定时间使各元素充分均匀合金化，浇注前将熔体降温，在ar气保护下，注入模具中，自然冷却至室温，获得合金铸锭。

10、步骤s2合金丝材的制备：铸锭经均匀化退火处理后，经热挤压成棒材，采用异型拉丝模进行多拉拔道次、中间退火协同处理，获得仿生螺旋异型截面丝材，丝材直径为0.1-0.4mm。

11、步骤s3表面微凹槽纹理加工：对所得螺旋丝材进行超声清洗，氮气吹干；采用飞秒激光加工系统，在丝材表面沿丝材轴向方向制备周期性微凹槽阵列。

12、步骤s4zno纳米棒阵列涂层：将清洗干燥后的丝材浸入醋酸锌的无水乙醇溶液中，缓慢提拉成膜，经退火处理，重复上述提拉-退火过程；配制生长液：将六水合硝酸锌与六亚甲基四胺以等摩尔比溶于去离子水中，搅拌至完全溶解，将带种子层的丝材垂直浸入生长液中，密封置于烘箱中加热保温，zno 水热生长温度90-140℃，保温2-6h；生长完成后取出丝材，用去离子水充分清洗去除残余反应液，烘干，得zno纳米棒阵列涂层，纳米棒直径控制在50~200 nm。

13、步骤s5壳聚糖-透明质酸生物凝胶涂层：分别配制壳聚糖溶液和透明质酸钠溶液；将已覆有zno纳米棒阵列的丝材浸入壳聚糖溶液中；将丝材转入透明质酸钠溶液中浸泡一定时间；重复上述浸渍-组装过程；最后一次浸渍完成后，将丝材置于ph 7.4的pbs缓冲液中浸泡，以充分交联并中和残余酸度，随后在无菌条件下采用真空冷冻干燥进一步固化成型；控制涂层总厚度为10-30μm。

14、优选的，所述拉拔道次：初始5~8道次，变形量控制在8~15%/道次；过渡完成后再进行10~15道次拉拔，总累计变形量达85~95%；在最终3~4道次中采用带螺旋导向槽的定型模同步完成定型与自然螺旋扭转成型。拉拔过程采用强制润滑和分段张力控制系统，各道次间视加工硬化程度进行中间退火。螺旋参数通过导向轮的倾斜角度和丝材的牵引速度加以精确调节，成品螺旋螺距控制在0.5~3.0 mm范围。

15、优选的，所述表面微凹槽纹理加工：所得螺旋丝材依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中超声清洗各10~15 min，氮气吹干；采用飞秒激光加工系统，在丝材表面沿丝材轴向方向制备微凹槽阵列。凹槽宽度10~50 μm，深度5~20 μm。

16、优选的，所述zno纳米棒阵列涂层：第一步：将清洗干燥后的丝材浸入含0.1~0.5mol/l醋酸锌的无水乙醇溶液中，缓慢提拉成膜，在300~400℃下退火30~60 min；重复上述提拉-退火过程1~3次。第二步：配制生长液，将六水合硝酸锌（10~30 mmol/l）与六亚甲基四胺（10~30 mmol/l）以等摩尔比溶于去离子水中，磁力搅拌至完全溶解。将带种子层的丝材垂直浸入生长液中，密封置于烘箱中于90~140℃保温2~6小时。第三步：生长完成后取出丝材，用去离子水充分清洗去除残余反应液，50~60℃烘干，即得zno纳米棒阵列涂层。纳米棒直径控制在50~200 nm，长度300~1000 nm，在丝材全表面呈均匀致密的垂直定向阵列排布。

17、优选的，所述壳聚糖-透明质酸生物凝胶涂层：第一步溶液配制：分别配制1.0~3.0wt.%的壳聚糖溶液（溶解于0.5~2.0%醋酸水溶液）和0.5~2.0 wt.%的透明质酸钠溶液（溶解于去离子水）。将已覆有zno纳米棒阵列的丝材浸入壳聚糖溶液中30~60 min，取出后在空气中静置5~10 min。第二步：将丝材转入透明质酸钠溶液中浸泡30~60 min，使两种高分子在丝材表面通过静电相互作用层层组装。在此过程中，壳聚糖质子化氨基与透明质酸羧基形成离子键网络；与此同时，zno纳米棒阵列在弱酸性介质中缓慢释放zn²⁺，zn²⁺与壳聚糖氨基和透明质酸羧基形成金属配位键，进一步增强凝胶网络的交联密度与结构稳定性。第三步：重复上述浸渍-组装过程2~5次，以获得所需凝胶涂层厚度（20~100 μm）。最后一次浸渍完成后，将丝材置于ph 7.2~7.4的pbs缓冲液中浸泡10~20 min，以充分交联并中和残余酸度，随后在无菌条件下采用真空冷冻干燥进一步固化成型，确保涂层与基体紧密结合。

18、有益效果：1、成分优化，性能协同：采用zn-mg-cu-sr-li五元合金体系，cu元素协同改性，解决低mg强度不足、高mg易脆降解失控的痛点，兼顾高强度、稳降解、抗菌，力学性能与生物相容性显著优于传统锌合金缝合线，适配更多临床场景；其中，mg（1–10wt%）可根据整形外科不同创面张力需求灵活调控含量：低张力创面（如面部浅表创面）选用1-4wt%mg，兼顾柔韧性与基础强度；高张力创面（如颈部、四肢）选用5-10wt% mg，显著提高合金抗拉强度与加工硬化能力，满足高张力切口支撑需求；同时mg元素可适度调节降解速率，避免长期残留。引入cu实现三重协同功效：一是形成微量第二相，均匀细化合金晶粒，有效改善高mg含量带来的脆性问题，兼顾强度与柔韧性，解决“高mg易脆难操作”的痛点；二是通过铜离子溶出，赋予缝线本征抗菌性能，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等临床常见致病菌抑菌率达90%以上，与表面复合涂层形成抗菌协同效应，进一步降低术后感染风险；三是稳定合金降解界面，抑制局部剧烈腐蚀，使降解过程更均匀温和，实现降解速率与创面愈合周期的精准匹配，相较于传统低mg锌合金，力学强度提升40%以上，降解可控性提升60%。sr元素可协同促进皮肤上皮细胞与肉芽组织增殖，加速创面愈合，且适配不同浓度需求下的促愈效果；li元素能有效细化合金晶粒，进一步优化合金柔韧性，兼顾力学强度与手术操作手感，五大元素协同作用，实现强度、降解、抗菌、促愈的多维优化，合金体系设计具备突出新颖性，扩大元素保护范围后更具临床适配性。

19、2、功能多元高效：本发明在合金缝线基体表面，制备zno纳米棒/壳聚糖-透明质酸双层仿生涂层。内层为zno纳米棒阵列涂层，实现广谱抗菌，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等临床常见致病菌抑菌率达95%以上，有效降低术后切口感染风险；外层为壳聚糖-透明质酸复合凝胶涂层，兼具保湿、抗炎、促上皮细胞增殖功效，可抑制成纤维细胞过度增殖，减少胶原异常沉积，从根源上降低瘢痕增生概率，契合整形外科无痕修复核心需求。

20、该复合涂层与基体结合力强，不易脱落，且降解产物与人体组织相容性极佳，无细胞毒性、无致敏性，相较于无涂层或单一抗菌涂层缝合线，术后感染率降低80%，瘢痕增生评分降低70%，实现抗菌与促愈的协同增效，双层仿生涂层与mg-cu合金本征抗菌形成协同，兼具广谱抗菌、抗炎舒缓、促愈抑瘢功效，术后感染率低、创面愈合快，美容修复效果远超传统不可吸收线与普通可吸收线，扩大适配性能需求。

21、3、本发明采用仿生螺旋异型截面结构设计，缝线主体为螺旋状，表面布设微凹槽纹理。该结构一方面大幅提升缝线柔韧性，弯折无断裂、打结牢固不滑脱，适配整形外科持针器精细操作，降低手术操作难度；另一方面，结构可增大与组织的接触面积，分散切口张力，减少缝线对娇嫩皮肤的切割损伤，实现减张缝合；同时，表面微凹槽可留存少量组织液，营造湿润愈合环境，进一步加速创面修复。经力学测试，该结构缝线抗拉强度≥250mpa（高mg含量配方可达350mpa以上），断裂伸长率≥12%，既满足整形外科切口张力需求，又具备优于传统金属缝线的操作手感，解决了锌合金缝线“硬脆难操作”的行业痛点，结合mg-cu合金的柔韧性优化及cu、sr、li元素的性能协同，结构设计与材料性能形成更优协同，适配性大幅提升，结构设计具备极强新颖性。

22、4、本发明采用基体-涂层梯度降解设计。术后早期，复合涂层缓慢降解，保护合金基体，维持缝线高强度，保障切口稳定对合；术后中期，涂层逐步降解完毕，合金基体以适宜速率降解，张力缓慢衰减，契合创面愈合后期张力需求；术后晚期，基体完全降解为锌、镁、铜、锶等人体必需微量元素，被机体吸收代谢，无异物残留、无纤维包裹，彻底避免异物引发的慢性炎症与瘢痕增生。

23、该梯度降解模式结合mg-cu合金的降解调控特性，以及cu、sr、li元素的性能调节作用，实现了缝线性能与创面愈合进程的动态匹配，相较于现有均质降解缝合线，创面愈合质量大幅提升，美容修复效果更优，无残留、无需拆线，彻底规避二次拆线损伤与异物炎性反应。

24、5、本发明通过zn-mg-cu-sr-li五元合金体系的精准配比，实现“强度、降解、抗菌、促愈、操作适配”的协同优化：mg元素调控强度与降解速率，cu元素优化韧性与本征抗菌，sr元素促愈，li元素增韧，各元素分工明确、协同增效，可根据整形外科不同创面（低张力/高张力、浅表/深层）的需求，灵活调整各元素含量，实现材料性能与临床需求的精准匹配，突破现有锌合金缝合线“性能单一、适配性差”的局限，扩大保护范围后进一步提升了合金体系的通用性与实用性。