5.5.3 凍結(jié)角膜的干燥過程

角膜干燥前，先開啟制冷機，分別對凍干室、捕集器制冷，當(dāng)凍干室內(nèi)溫度降到-20℃以下，捕集器內(nèi)的溫度降到-35℃時，迅速地把經(jīng)過梯度降溫的角膜放到凍干室，立即啟動真空泵。在干燥過程中根據(jù)需要，調(diào)節(jié)充氣閥，向凍干室內(nèi)充入氯氣以調(diào)節(jié)凍干室內(nèi)的壓力，同時根據(jù)需要調(diào)節(jié)制冷閥保證角膜凍干過程中所需要的熱量供給，在干燥初期，不需開啟加熱器，此階段角膜干燥所需要的熱量靠外部傳入即可得到滿足，當(dāng)凍干室內(nèi)溫度達(dá)到0℃時，開啟加熱器供給熱量，但保證凍干室的溫度不超過9℃，凍干結(jié)束，關(guān)閉真空泵，對凍干角膜進行充氮包裝。實驗中發(fā)現(xiàn)，角膜在磨口玻璃瓶中的放置方式（圖5-14）對凍干角膜質(zhì)量有一定的影響，試驗表明，角膜懸于磨口玻璃瓶中，內(nèi)皮細(xì)胞層朝下為Z佳放置方式。如圖5-14(b)所示。

角膜凍干過程熱量的供給很容易滿足，整個凍干過程可以視為傳質(zhì)控制過程，傳質(zhì)速率由細(xì)胞膜固有通導(dǎo)能力決定。干燥過程中，應(yīng)根據(jù)干燥的不同程度，來確定凍干室內(nèi)壓力的高低以及所持續(xù)的時間，保證水蒸氣由細(xì)胞膜孔隙溢出，且細(xì)胞膜內(nèi)外壓差始終很小，以減小對細(xì)胞的傷害。

由于角膜細(xì)胞很脆弱，在凍干過程中極易受到干燥應(yīng)力、機械應(yīng)力的損傷，凍干過程中低壓時間過長或細(xì)胞膜內(nèi)外壓差過大，都會大大降低凍干角膜的成活率。變幅值、變周期的循環(huán)壓力法應(yīng)用于角膜的凍干，有利于角膜活性的提高。其根本原因是在整個干燥過程中，角膜細(xì)胞內(nèi)外壓差小，對角膜的損傷小。這主要源于兩方面原因：一是通過控制凍干室內(nèi)真空度的高低，以及循環(huán)時間的長短，使細(xì)胞內(nèi)的蒸汽及時擴散到凍干室中，避免了細(xì)胞內(nèi)飽和蒸氣壓過高，膜內(nèi)外壓差過大，造成細(xì)胞的損傷。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)蒸氣壓較高時，開啟充氣閥向凍干室內(nèi)充入氮氣，在細(xì)胞膜外施加一壓力，雖然此時傳入細(xì)胞內(nèi)的熱量增多，使細(xì)胞內(nèi)的蒸氣壓進一步升高，但此蒸氣壓的升高較細(xì)胞膜外壓力的升高小得多，結(jié)果是細(xì)胞膜內(nèi)外的凈壓差減小。然后，漸漸關(guān)閉充氣閥，使凍于室內(nèi)的真空度逐漸升高，這樣角膜細(xì)胞內(nèi)的蒸汽較平緩的通過細(xì)胞膜擴散到凍干室，減小了壓差對細(xì)胞膜的損傷。當(dāng)凍干室內(nèi)真空度升高到一定程度，再逐漸充入氨氣，傳人的熱量增多，開始了下一個周期。二是強化傳熱并促進外部傳質(zhì)，縮短凍干時間，從而減少了角膜內(nèi)皮細(xì)胞受干燥應(yīng)力損傷程度，具體工藝是讀干室內(nèi)溫度到-25℃，真空度為50Pa時，開始第-次循環(huán)，溫度每升高5℃循環(huán)一次，循環(huán)5個周期，溫度達(dá)到0℃時，循環(huán)停止。壓力時間關(guān)系曲線見圖5-15，角腹的凍干工藝曲線如圖5-16所示。

圖5-17、圖5-18分別為按上述工藝凍干角膜透射電鏡檢測結(jié)果、掃描電鏡檢測結(jié)果。從圖5-17、圖5-18可以看出，凍干角膜的內(nèi)皮細(xì)胞間連接緊密，細(xì)胞輪廓接近于六邊形。

細(xì)胞膜完整，細(xì)胞核膜完整，內(nèi)皮細(xì)胞層與后彈力層連接緊密。這是因為整個凍干過程中，根據(jù)干燥的不同程度，來確定高室壓、低室壓以及所持續(xù)的時間，保證了水蒸氣由細(xì)胞膜的孔隙溢出，即傳質(zhì)速率由細(xì)胞膜的固有通導(dǎo)能力決定，保證了細(xì)胞內(nèi)外壓差始終很小，減小了對細(xì)胞的傷害。