四環(huán)凍干機—生物制品和生物組織凍干技術(shù)（十）

角膜干燥前，先開(kāi)啟制冷機，分別對凍干室、捕集器制冷，當凍干室內溫度降到-20℃以下，捕集器內的溫度降到-35℃時(shí)，迅速地把經(jīng)過(guò)梯度降溫的角膜放到凍干室，立即啟動(dòng)真空泵。在干燥過(guò)程中根據需要，調節充氣閥，向凍干室內充入氯氣以調節凍干室內的壓力，同時(shí)根據需要調節制冷閥保證角膜凍干過(guò)程中所需要的熱量供給，在干燥初期，不需開(kāi)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(mǎn)足，當凍干室內溫度達到0℃時(shí)，開(kāi)啟加熱器供給熱量，但保證凍干室的溫度不超過(guò)9℃，凍干結束，關(guān)閉真空泵，對凍干角膜進(jìn)行充氮包裝。實(shí)驗中發(fā)現，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，內皮細胞層朝下為最佳放置方式。如圖5-14(b)所示。

角膜凍干過(guò)程熱量的供給很容易滿(mǎn)足，整個(gè)凍干過(guò)程可以視為傳質(zhì)控制過(guò)程，傳質(zhì)速率由細胞膜固有通導能力決定。干燥過(guò)程中，應根據干燥的不同程度，來(lái)確定凍干室內壓力的高低以及所持續的時(shí)間，保證水蒸氣由細胞膜孔隙溢出，且細胞膜內外壓差始終很小，以減小對細胞的傷害。

由于角膜細胞很脆弱，在凍干過(guò)程中極易受到干燥應力、機械應力的損傷，凍干過(guò)程中低壓時(shí)間過(guò)長(cháng)或細胞膜內外壓差過(guò)大，都會(huì )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(gè)干燥過(guò)程中，角膜細胞內外壓差小，對角膜的損傷小。這主要源于兩方面原因：一是通過(guò)控制凍干室內真空度的高低，以及循環(huán)時(shí)間的長(cháng)短，使細胞內的蒸汽及時(shí)擴散到凍干室中，避免了細胞內飽和蒸氣壓過(guò)高，膜內外壓差過(guò)大，造成細胞的損傷。當細胞內蒸氣壓較高時(shí)，開(kāi)啟充氣閥向凍干室內充入氮氣，在細胞膜外施加一壓力，雖然此時(shí)傳入細胞內的熱量增多，使細胞內的蒸氣壓進(jìn)一步升高，但此蒸氣壓的升高較細胞膜外壓力的升高小得多，結果是細胞膜內外的凈壓差減小。然后，漸漸關(guān)閉充氣閥，使凍于室內的真空度逐漸升高，這樣角膜細胞內的蒸汽較平緩的通過(guò)細胞膜擴散到凍干室，減小了壓差對細胞膜的損傷。當凍干室內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(kāi)始了下一個(gè)周期。二是強化傳熱并促進(jìn)外部傳質(zhì)，縮短凍干時(shí)間，從而減少了角膜內皮細胞受干燥應力損傷程度，具體工藝是讀干室內溫度到-25℃，真空度為50Pa時(shí)，開(kāi)始第-次循環(huán)，溫度每升高5℃循環(huán)一次，循環(huán)5個(gè)周期，溫度達到0℃時(shí)，循環(huán)停止。壓力時(shí)間關(guān)系曲線(xiàn)見(jiàn)圖5-15，角腹的凍干工藝曲線(xiàn)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果、掃描電鏡檢測結果。從圖5-17、圖5-18可以看出，凍干角膜的內皮細胞間連接緊密，細胞輪廓接近于六邊形。

細胞膜完整，細胞核膜完整，內皮細胞層與后彈力層連接緊密。這是因為整個(gè)凍干過(guò)程中，根據干燥的不同程度，來(lái)確定高室壓、低室壓以及所持續的時(shí)間，保證了水蒸氣由細胞膜的孔隙溢出，即傳質(zhì)速率由細胞膜的固有通導能力決定，保證了細胞內外壓差始終很小，減小了對細胞的傷害。