论文标题：Oxygen Penetration Through Full-Thickness Skin by Oxygen-Releasing Sutures for Skin Graft Transplantation

期刊：Engineering

DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.05.006

微信链接：点击此处阅读微信文章

由南京大学吴锦慧教授科研团队牵头，联合悉尼大学等多机构研究人员，在中国工程院院刊《Engineering》发表了题为 “Oxygen Penetration Through Full-Thickness Skin by Oxygen-Releasing Sutures for Skin Graft Transplantation” （产氧缝合线介导的氧气全层渗透用于促进移植皮肤的存活）的研究性文章。宰文静、袁雨浓、康琳为该论文的共同第一作者。

这项研究聚焦于全厚皮肤移植中氧气递送的难题。皮肤移植对修复伤口、重建皮肤屏障意义重大，全厚皮片移植在特定场景优势明显。但伤口的极端乏氧环境常致使细胞死亡，成为全厚皮片移植失败的关键因素。现有增加伤口氧气供给的策略，像经气道吸入气态氧和局部递氧等，均存在不同程度的缺陷。局部气态氧疗和氧气敷料受限于皮肤的低渗透性，无法满足全厚皮肤对氧气扩散距离的需求。

图1. 产氧缝合线的结构组成及递氧机制。 CAT: 过氧化氢酶。

在此困境下，研究团队另辟蹊径，成功制备出通过双层凝胶包覆法构建的产氧缝合线。该缝合线在市售缝合线表面巧妙包裹含有过氧化钙和过氧化氢酶的凝胶层，能够在伤口原位高效产氧。通过明胶水凝胶模拟皮肤实验发现，在体外，它产氧迅速，2 小时内就能让浸泡溶液的氧浓度逼近溶解氧饱和浓度，且产氧可持续超 24 小时。利用明胶水凝胶模拟皮肤的实验表明，在皮肤模型 15mm 厚度处，产氧缝合线递送的氧气量超过局部气态氧疗 100 倍以上，成功实现氧气全层皮肤渗透，极大地促进了氧气的深部递送。

图2. 产氧缝合线与局部气态氧疗的氧气渗透效率比较。（a）通过明胶水凝胶中的产氧缝合线或局部气态氧疗（topical gaseous oxygen therapy, TGO 疗法）推测氧气渗透性的示意图。（b）通过产氧缝合线疗法监测氧气扩散的装置示意图。氧气微电极插入明胶水凝胶的不同位置，缝合线插入明胶水凝胶的中心。明胶水凝胶中的不同位置（1、2、3、4、5、6、7）用 x 和 y 来定义，其中，x 代表与产氧缝合线的水平距离，y 代表与明胶水凝胶表面的垂直距离。（c）监测氧气通过产氧缝合线扩散的装置图像。（d）产氧缝合线疗法在明胶水凝胶不同位置的氧气浓度曲线。（e）通过 TGO 疗法监测氧气扩散的装置示意图。明胶水凝胶被置于持续充满氧气的容器中。（f）通过 TGO 疗法监测氧气扩散的装置图像。（g）在明胶水凝胶的不同位置进行 TGO 疗法的氧气浓度曲线。（h）明胶水凝胶不同深度的氧气浓度变化（ΔO2），治疗后 1 h 的 x 值相同。（i）治疗后 1 h，明胶水凝胶不同宽度处氧气浓度的变化（ΔO₂），y 值相同。（h）和（i）中的 n = 3。

在细胞实验环节，研究人员将人脐静脉内皮细胞（HUVECs）置于不同氧浓度环境培养。结果显示，在极端乏氧环境下，经产氧缝合线处理的细胞存活率与常氧组相近，并且有效促进了细胞增殖。在模拟真实皮肤条件的 3D 水凝胶实验中，产氧缝合线同样对 HUVECs 的存活起到了促进作用。

动物实验进一步证实了产氧缝合线的良好效果。在小鼠自体皮瓣移植实验里，产氧缝合线组的皮肤坏死率仅 6.6%，远低于其他组。它还显著改善了移植皮肤的血液再灌注，术后第 1 天就缓解了中间皮瓣血流减少的状况，术后两天使远端皮瓣血流量恢复至接近正常水平。同时，产氧缝合线显著提升了移植皮肤的血管密度，其治疗组的平均血管密度达到空白缝合线组的 2.4 倍，有力推动了血管生成。

研究团队表示，产氧缝合线不仅为皮肤移植开辟了新的氧气递送途径，在临床腹部疝修复等领域也极具应用潜力。未来，团队将持续优化产氧缝合线，并深入研究其对大型移植物的影响，加速该技术从实验室走向临床应用的进程，为广大患者带来更多希望。

论文信息：

Wenjing Zai, Yunong Yuan, Lin Kang, Jialong Xu, Yiqiao Hu, Lifeng Kang, Jinhui Wu. Oxygen Penetration Through Full-Thickness Skin by Oxygen-Releasing Sutures for Skin Graft Transplantation. Engineering, 2023, 29(10): 83–94.

开放获取论文：

https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.05.006

更多内容

纳米技术为肺癌治疗带来新希望

研究发现甲状腺肿瘤组织存在菌群失调或与甲状腺乳头状癌发生相关

Engineering 2025年5月刊目录 | 碳捕集、利用与封存专题

人工智能的发展：实现数据集、AI模型、建模软件和硬件体系逻辑结构的一致性？

Engineering征稿启事：人工智能赋能工程科技