5器官培养保存角膜存在的问题
近年来历经众多学者的深入研究,器官培养法早期存在的问题如技术复杂、培养液污染和植片水肿等已有所改进[19],但仍还存在很多问题亟待解决。其面临的最大问题是静态、封闭的系统中,角膜与周围环境传质(物质交换传递)能力差,营养物质得不到很好的利用和补充,代谢产物和内毒素无法及时排出,随着培养时间的延长,培养液中的环境不再适合细胞的代谢,甚至危害其正常生存。用于培养组织和细胞的培养液是一种多种组分共存的、复杂的混合溶液,因此必须对它的养分浓度、pH值等进行维持,以达到适合细胞生长的要求[20],这就需要培养系统有足够的传质能力。在器官培养系统中,角膜靠简单渗透扩散方式从培养液中获得氧及其他营养物质,也以同样的方式向培养液中排出二氧化碳及其他代谢废物[21]。目前的器官培养系统由于受传质因素限制,角膜组织内部细胞得不到足够的营养,其代谢废物也不能及时排出,容易导致细胞代谢异常甚至死亡,形成组织“空化”现象[22]。尽管有不少学者采取了一些措施,如使用高营养培养基、定期换液等,改善了角膜的氧及营养物质的供应,但仍未突破传质因素的限制,而且人为地更换培养液,操作复杂,不能保持角膜生存环境的稳定以及有效防控培养中的污染。
6展望
器官培养角膜保存在保持细胞活性、提高移植成功率和减少术后感染等各方面与其它保存技术相比有着不可替代的优势。因此如何尽可能真实地模拟正常生理环境、最大程度维持细胞活性、延长保存时间并减少微生物污染成为该技术能否进一步发展的关键。近年来,由于生命科学领域的飞跃发展,组织工程的某些技术和理论也取得了长足进步,这为解决器官培养技术中的许多问题提供了一种有效途径和思路[23]。灌流培养技术作为一种动态细胞培养技术,目前已被广泛应用于生物组织工程领域,其通过可控流速的灌流,可以连续恒定地更新培养液,从而促进器官组织对培养基的使用、及时消除培养系统中代谢产物的影响、维持相对稳定的培养液浓度和pH,同时其内循环能有效保证培养物表面具有良好的对流传质。这些特点不仅适合于器官组织长时间培养保存,也便于对代谢产物进行收集用于代谢研究[24],同时培养系统的密闭性和程序化等特点大大简化了操作过程,降低了劳动力消耗并减少了外环境的污染。相信随着研究的深入和这些最新技术的逐步引入,今后的器官培养角膜保存技术不再是单一的培养模式,而是向着自动化、效率化、规模化、经济化的方向发展。
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