【摘要】 目的:研究甘油冷冻保存角膜远程投送包装系统的温度变化和保存角膜的安全性及远程投送的可行性。方法:常温下将21℃冰盒与盛有21℃冷冻甘油的保存瓶置于保温箱内，并用海绵填充箱体。实验组按照保存介质（甘油）体积分组，采用双通道温度记录仪，记录不同组别的瓶内瓶外温度变化曲线，观察该包装能否满足甘油冷冻保存20℃以下的温度要求，及该温度范围的维持时间，并在各分组间进行两两比较分析。结果:常温下实验各组保存介质冷冻甘油24h温度几何均数均低于20℃，而对照组24h温度均高于17℃。保存介质体积≤300mL可以维持温度20℃以下达17h以上，保存介质体积400mL可维持有效温度6h以上，各实验组与对照组比较，差异有显著性。结论:常温下该包装系统能有效控制温度于20℃以下达20h以上，可以满足国内国际大部分地区远程投送的时间要求。
【关键词】 角膜 甘油冷冻保存 远程投送 温度 包装系统
0引言
长期甘油冷冻保存角膜可以保持一定角膜内皮细胞(corneal epithelical cells,CEC)活性，可以用于人穿透性角膜移植[1]。我们采用保温箱、21℃冰盒及海绵构成长期甘油冷冻保存角膜的远程投送包装系统，利用双通道温度记录仪进行观察并记录保存介质的温度变化曲线，探讨该包装进行长期甘油冷冻保存角膜的安全性及远程投送的可行性。
1对象和方法
1.1对象
将冰点为21℃的冰盒共五块预先置于25℃冰箱结冰备用，其中1100mL 1块，400mL 4块，冰盒内液体凝固视为达到冰点。将医用纯甘油按实验分组方法，置25℃冰箱中预制冷备用。采用自行研究设计的甘油冷冻角膜保存运输瓶进行角膜甘油冷冻保存，该瓶底直径为57mm，高103mm。瓶盖向瓶体内延伸一角膜固定支架，远程投送时，将角膜植片内皮面朝下呈拱形置于支架上，起固定作用。保温箱采用310mm×180mm×260mm银色生物材料转移背包，箱体最底部置海绵，上面置1100mL冰盒，将盛有冷冻甘油的保存瓶置于冰盒上，保存瓶两侧分别置400mL冰盒各一块，保存瓶顶部平行放置两块400mL冰盒，保存瓶与冰盒之间均用5mm厚海绵相隔，其余空间全部用海绵填充。
1.2方法
实验组为保温箱21℃冰盒、角膜运输保存瓶及填充海绵构成的长期甘油冷冻保存角膜的远程投送系统。根据冷冻甘油的体积将实验组分为A,B,C,D共4组，依次分别盛装100,200,300,400mL冷冻甘油，每组角膜保存时间为24h；对照组为目前较为常用的保温桶盛装25℃冰块的运输方式，将盛有100mL 25℃冷冻甘油的角膜远程投送运输保存瓶以聚氯乙烯薄膜包裹密封后，埋藏于保温桶内的25℃冰块中。采用双通道温度记录仪记录温度数据，温度记录仪的两枚温度传感探头，其中探头I放入甘油内，探头II固定于保存瓶瓶壁，温度数据记录频率为1/5min，每组测量3个时间周期，每周期24h，记录仪软件自动记录温度时间数据。按I通道≤20℃的标准提取温度数据，运用Excel软件绘制I,II通道温度时间变化曲线，并计算维持有效温度的时间。
统计学分析：所有温度数据采用SPSS 11.0统计软件进行偏态资料的基本统计描述。所有有效温度（≤20℃）维持时间数据采用SPSS 11.0统计软件进行统计分析， P<0.05为差异有统计学意义。
2结果
实验各组温度记录传感器I通道24h温度段频数峰值均可位于20℃以下，经过符号转换得出各组24h温度几何均数，均低于20℃。而对照组温度24h温度均位于17℃以上，24h温度段频数峰值位于5.0℃以上，I通道中位数温度为3.57℃。维持于有效温度（≤20℃）的时间，以C组最长(1180.00±52.20min)，B组(1173.33±96.09min)A组(1170.00±67.27min)次之，而D组(380.00±49.24min)由于保存介质体积增加（达400mL），有效温度维持时间明显下降。经过LSDt检验，A,B,C组间按P<0.05标准，差异无显著性。D组分别与A,B,C组比较，P=0.00，差异有显著性。对照组(0.00min)分别与各实验组进行LSDt检验，P=0.00,差异有显著性。实验各组温度传感器I通道有效温度范围内温度时间曲线平滑,温度变化表现为缓慢上升，无剧烈波动。
3讨论
角膜移植手术在我国已经广泛开展，但角膜供体的供需处于一种不平衡的状态。而且对于有些大量需要角膜供体的紧急情况下比如战时，目前的角膜储备能力远远不能满足要求，因此长期甘油冷冻保存角膜，并经远程投送实现异地角膜共享不失为打破现状的重要方法。长期甘油冷冻保存角膜已被证明可以运用于动物及人穿透性角膜移植[1]。但关于甘油冷冻保存角膜远程投送的研究甚少，而且国内更未见针对一种标准化的远程投送包装方式研究的报道。国外虽在此方面有所研究，但未见一种标准化的、可以广泛推广应用的包装系统。因此，一种科学的包装方法亟待研究发明。2003年西班牙巴塞罗那眼库移植中心Net等[2]提出了在角膜投送过程中维持“冷链”的概念，该中心所使用的运输包装方式与西班牙及欧洲其他地区大部分眼库的包装方式相似，包装系统容器壁厚3cm，内容积15L，使用2块20℃的冰块可保持平均空气温度15℃，如使用3块同样温度的冰块，平均空气温度可降至0℃，但再增加冰块数量会使角膜组织结冰。我们采用运送生物材料的银色转移背包，该背包规格为外部尺寸：310mm×180mm×260mm，内部容积10L，质量0.5kg，带文件口袋，手提带，肩带，具有保温及携带方便的特点。冷冻元件采用冰点为21℃冰盒（内装蓄冷剂）共5块，其中1100mL 1块，400mL 4块，冰盒在25℃冰箱冷冻时释放热量，盒内冷却剂由液态变为固体状态即为达到冰点。当处于常温下特定空间内时，冰盒内固态冷却剂熔化速度非常缓慢，并且在熔化过程中需要大量吸热，吸热速率平稳，从而保持周围环境温度相对稳定于蓄冷剂的冰点。Net等 [2]对包装方式研究时使用了泡沫颗粒填充在箱内，目的是减少箱内空气含量，减少对流造成热量传导过快。在本研究中，包装箱内以海绵将冰块位置相对固定，冰块环绕保存物品放置，而其余空间均以海绵填充以减少空气的存在，起到保温的作用。因为如果空气大量存在必然会产生对流，会加快热量交换，保存介质温度升高的速度将加快。关于振动控制方面，国外有少量研究报道， Perlmutter等[3]研究发现震动对CEC活性并无影响。1997年Wang等[4]通过动物实验发现震荡对CEC具有损害作用，并建议在角膜植片的运输途中应避免强烈震荡。随后1999年该研究小组Hu等[5]又进行了临床研究，认为对短期手术成功率不会产生明显影响。我们发现海绵除了像泡沫一样可以填充空间以外，还因为医用海绵质地柔软，可以起到缓冲震动的作用，尽量减少震动对CEC的影响。
根据温度监测结果，我们发现，冷冻甘油体积在一定范围内（≤300mL），该包装系统能够维持20℃以下较长时间，可以满足甘油冷冻保存的温度要求。但随着保存介质甘油的体积增加，而冰盒数量未变即蓄冷剂的总内能未变，根据能量守恒定律，在蓄冷剂吸热速率不变的前提下，必将缩短保存介质的恒温维持时间。因此实验D组的有效温度维持时间明显下降。本对照组为目前较为常用的保温桶盛装25℃冰块的运输方式，温度记录结果显示24h温度均位于17℃以上，因此势必会影响角膜内皮细胞的活性及植片存活率。目前国际耗时最长直达航线为美国纽华克至新加坡，需要19h，国内耗时最长直达航线为昆哈航线（昆明至哈尔滨）需要7h，实验A组有效温度平均维持时间可达到17h，实验B,C组则甚至达1200min（20h）以上，可以满足利用航空资源进行国际大部分地区远程投送的时间要求。D组有效温度维持时间相对较短，但也可达6h以上，虽不能满足国际远程投送的时间要求，但可以达到利用航空进行国内大部分地区的远程投送时间要求。所以利用现有的运输方式，比如飞机汽车联合等，可以进行国内国际大部分地区的远程投送。我们认为，角膜远程投送包装系统对于冷冻甘油的保温效果可靠，并可有效维持温度20℃以下一定时长，满足国内国际大部分地区的远程投送。可以认为该包装系统应用于甘油冷冻保存角膜的远程投送安全可行，值得推广应用。
【参考文献】
1 Huang C, Jiang H, Yuan Y. The influence of remote delivery on longterm preserved rabit cornea by freezing glycerin in the laboratory. Int J
Ophthalmol(Guoji Yanke Zazhi)2007;7(6)：15741576
2 Net M, Trias E, Navarro A, et al. Cold chain monitoring during cold transportation of human corneas for transplantation. Transplant Proc 2003;35(5):20362038
3 Perlmutter MI, Green K, Stanley JA. Effects of mechanical agitation on endothelial function of preserved corneas. Invest Ophthalmol1976;15(9): 774777
4 Wang IJ, Hu FR. Effect of shaking of corneal endothelial preservation.
Curr Eye Res1997;16(11):11111118
5 Hu FR, Tsai AC, Wang IJ. Outcomes of penetrating keratoplasty with imported donor corneas. Cornea1999;18(2):182187
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