手術(shù)縫合線變溫紅外光譜研究

于宏偉，牟　微，劉　磊，侯騰碩，李樂(lè)泰，宗再興，王擘政，李鑫琰

(石家莊學(xué)院化工學(xué)院，河北石家莊　050035)

手術(shù)縫合線作為一種特殊紡織品，是指在外科手術(shù)當(dāng)中，用于結(jié)扎止血、縫合止血以及組織縫合的特殊線[1-2]。手術(shù)縫合線一般可分為可吸收線和不可吸收線兩大類。其中可吸收縫合線根據(jù)材質(zhì)及吸收程度不同又分為: 羊腸線、化學(xué)合成線、純天然膠原蛋白縫合線等。不可吸收線是指不能夠被人體組織吸收的縫合線，所以縫合后需要拆線。和一般紡織品相比，手術(shù)縫合線抗張強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)摩擦系數(shù)，線結(jié)牢固性，摩擦系數(shù)，彈性均有較大的差異[3-4]。衰減全反射紅外光譜(ATR-FTIR)廣泛應(yīng)用于紡織材料的結(jié)構(gòu)研究中，筆者在此方面做了大量相關(guān)研究工作[5-8]，因此本文采用 ATR-FTIR 結(jié)合變溫紅外技術(shù)，開(kāi)展了手術(shù)縫合線(Polyglactin 910 型號(hào))變溫紅外光譜(包括：變溫一維紅外光譜和變溫二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜)，來(lái)進(jìn)一步探索研究溫度變化對(duì)于手術(shù)縫合線微觀結(jié)構(gòu)的影響。本項(xiàng)研究為國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)相關(guān)特種紡織材料，提供了有益的借鑒。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1　材料

手術(shù)縫合線(Polyglactin 910 型號(hào)，美國(guó) Ethicon, Inc. 公司生產(chǎn))。

1.2　儀器

紅外光譜儀(Spectrum 100)； ATR-FTIR 變溫附件(Golden Gate)；ATR-FTIR 變溫控件(WEST 6100+)。

1.3　實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)方法請(qǐng)參考文獻(xiàn)報(bào)道[7-8]。

2　結(jié)果與討論

A 手術(shù)縫合線一維紅外光譜

B 手術(shù)縫合線二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜

在 4000 cm-1～ 600 cm-1頻率范圍內(nèi)，開(kāi)展了手術(shù)縫合線的紅外光譜研究[9-12]。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：手術(shù)縫合線的特征紅外吸收頻率主要集中在 3000 cm-1～ 2800 cm-1、1800 cm-1～ 1350 cm-1、1300 cm-1～ 1000 cm-1等三個(gè)頻率區(qū)間，因此本文重點(diǎn)在這三個(gè)頻率區(qū)間開(kāi)展手術(shù)縫合線紅外光譜及變溫紅外光譜的研究。

2.1　手術(shù)縫合線紅外光譜研究

2.1.13000 cm-1～ 2800 cm-1頻率范圍內(nèi)手術(shù)縫合線紅外光譜研究

A 手術(shù)縫合線一維紅外光譜

B 手術(shù)縫合線二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜

在3000 cm-1～ 2800 cm-1頻率范圍內(nèi)首先展開(kāi)了手術(shù)縫合線的一維紅外光譜的研究工作(圖 2A)，其中 2957 cm-1頻率處(303 K)的紅外吸收峰歸屬于 CH3不對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式(νasCH3)，2917 cm-1頻率處(303 K)的紅外吸收峰歸屬于糖基團(tuán)中CH2不對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式(νasCH2-sugar)，而 2849 cm-1頻率處(303 K)的紅外吸收峰則歸屬于糖基團(tuán)中CH2對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式(νsCH2-sugar)；而手術(shù)縫合線的二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜的分辨能力則有了明顯的提高(圖 2B)，其中 2995 cm-1頻率處(303 K)吸收強(qiáng)度較弱的紅外吸收峰歸屬于乳酸基團(tuán)中 CH3不對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式(νasCH3-poly-lactic acid)，2943 cm-1頻率處(303 K)吸收強(qiáng)度較弱的紅外吸收峰歸屬于乳酸基團(tuán)中 CH3對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式(νsCH3-poly-lactic acid)，而 2873 cm-1頻率處(303 K)吸收強(qiáng)度較弱的紅外吸收峰歸屬于CH3對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式(νsCH3)。

2.1.21800 cm-1～ 1350 cm-1頻率范圍內(nèi)手術(shù)縫合線紅外光譜的研究

A 手術(shù)縫合線一維紅外光譜

B 手術(shù)縫合線二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜

在 1800 cm-1～ 1350 cm-1頻率范圍內(nèi)展開(kāi)了手術(shù)縫合線的一維紅外光譜的研究工作(圖 3A)。1745 cm-1頻率處(303 K)的紅外吸收峰歸屬于乳酸基團(tuán)中羰基 C=O 伸縮振動(dòng)模式(νC=O-poly-lactic acid)，進(jìn)一步開(kāi)展了手術(shù)縫合線的二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜的研究工作(圖 3B)，其中 1463 cm-1頻率處(303 K)吸收強(qiáng)度較弱的紅外吸收峰歸屬于糖基團(tuán)中 CH2變角振動(dòng)模式(δCH2-sugar)，1454 cm-1頻率處(303 K)吸收強(qiáng)度較弱的紅外吸收峰歸屬于乳酸基團(tuán)中 CH3不對(duì)稱變角振動(dòng)模式(δasCH3-poly-lactic acid)，而 1380 cm-1頻率處(303 K)吸收強(qiáng)度較弱的紅外吸收峰歸屬于乳酸基團(tuán)中CH3對(duì)稱變角振動(dòng)模式(δsCH3-poly-lactic acid)。

2.1.31300 cm-1～ 1000 cm-1頻率范圍內(nèi)手術(shù)縫合線紅外光譜的研究

A 手術(shù)縫合線一維紅外光譜

B 手術(shù)縫合線二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜

在 1300 cm-1～ 1100 cm-1頻率范圍內(nèi)展開(kāi)了手術(shù)縫合線的一維紅外光譜的研究工作(圖 4A)，其中 1085 cm-1頻率處(303 K)的紅外吸收峰歸屬于糖基團(tuán)中 C-O 伸縮振動(dòng)模式(νC-O-2-sugar)，進(jìn)一步開(kāi)展了手術(shù)縫合線二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜的研究(圖 4B)，其中 1263 cm-1頻率處(303 K)吸收強(qiáng)度較弱的紅外吸收峰歸屬于乳酸基團(tuán)中 C-O 伸縮振動(dòng)模式(νC-O-1-poly-lactic acid)，1245 cm-1頻率處(303 K)吸收強(qiáng)度較弱的紅外吸收峰歸屬于糖基團(tuán)中 C-O 伸縮振動(dòng)模式(νC-O-1-sugar)，1185 cm-1頻率處(303 K)的紅外吸收峰歸屬于乳酸基團(tuán)中 C-O 伸縮振動(dòng)模式(νC-O-2-poly-lactic acid)，1130 cm-1頻率處(303 K)的紅外吸收峰歸屬于乳酸基團(tuán)中 C-O 伸縮振動(dòng)模式(νC-O-3-poly-lactic acid)，1044 cm-1頻率處(303 K)的紅外吸收峰歸屬于糖基團(tuán)中 C-O 伸縮振動(dòng)模式(νC-O-3-sugar)。經(jīng)過(guò)紅外光譜研究，可以確定 Polyglactin 910 型號(hào)手術(shù)縫合線主要結(jié)構(gòu)是乳酸/糖的共聚物，其分子結(jié)構(gòu)如圖 5 所示。

圖5　手術(shù)縫合線分子結(jié)構(gòu)

2.2　手術(shù)縫合線變溫二階導(dǎo)數(shù)光譜研究

由于手術(shù)縫合線的二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜的分辨能力要優(yōu)于相應(yīng)的一維紅外光譜，因此在 3000 cm-1～ 2800 cm-1、1800 cm-1～ 1350 cm-1和 1300 cm-1～ 1000 cm-1等三個(gè)頻率區(qū)間內(nèi)，重點(diǎn)開(kāi)展了手術(shù)縫合線變溫二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜研究。其中以紅外吸收強(qiáng)度較大的 νasCH2-sugar，νsCH2-sugar，νC=O-poly-lactic acid和νC-O-3-sugar為主要考查對(duì)象，來(lái)進(jìn)一步探索研究溫度變化對(duì)于手術(shù)縫合線分子微觀結(jié)構(gòu)的影響，相關(guān)變溫二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜數(shù)據(jù)見(jiàn)表 1。

表1　手術(shù)縫合線變溫二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜數(shù)據(jù)

注：↓ 代表隨著測(cè)定溫度的增加，手術(shù)縫合線有機(jī)官能團(tuán)對(duì)應(yīng)的紅外吸收強(qiáng)度降低?！?代表隨著測(cè)定溫度的增加，手術(shù)縫合線有機(jī)官能團(tuán)對(duì)應(yīng)的紅外吸收強(qiáng)度增加。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)(表 1)：隨著測(cè)定溫度的升高，手術(shù)縫合線 νasCH2-suga和νsCH2-sugar對(duì)應(yīng)的紅外吸收峰出現(xiàn)了明顯的藍(lán)移現(xiàn)象，這可能是因?yàn)殡S著溫度的升高，手術(shù)縫合線分子中糖基團(tuán)氫鍵(圖 5 手術(shù)縫合線分子結(jié)構(gòu)中的 1 位，2 位和 3位)作用減弱，分子聚合度降低，因此相應(yīng)的官能團(tuán)紅外吸收頻率增加；而手術(shù)縫合線的νC=O-poly-lactic acid 對(duì)應(yīng)的紅外吸收頻率基本不變，則進(jìn)一步證明，隨著測(cè)定溫度的升高，手術(shù)縫合線分子中乳酸基團(tuán)結(jié)構(gòu)相對(duì)較為穩(wěn)定。

3　結(jié)論

手術(shù)縫合線同時(shí)存在著：νCH(包括：νasCH3-poly-lactic acid、νasCH3、νsCH3-poly-lactic acid、νsCH3，νasCH2-sugar和νsCH2-sugar)，νC=O-poly-lactic acid，δCH(包括：δCH2-suga、δasCH3-poly-lactic acid和δsCH3-poly-lactic acid)和 νC-O(包括：νC-O-1-poly-lactic acid、νC-O-2-poly-lactic acid、νC-O-3-poly-lactic acid、νC-O-1-sugar、νC-O-2-sugar和νC-O-3-sugar)等四種紅外吸收模式，最終確定手術(shù)縫合線主要結(jié)構(gòu)是乳酸/糖共聚物。進(jìn)一步采用變溫紅外光譜技術(shù)研究溫度變化對(duì)于手術(shù)縫合線結(jié)構(gòu)的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在 303 K ～ 393 K的溫度范圍內(nèi)，手術(shù)縫合線 νasCH2-sugar和νsCH2-sugar對(duì)應(yīng)的紅外峰出現(xiàn)了明顯的藍(lán)移現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)證明手術(shù)縫合線的熱穩(wěn)定性較差，并進(jìn)一步研究了其熱變機(jī)理。

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