理想的角膜保存方法要滿足技術(shù)簡單、最大限度地保持角膜組織的活性、保持生理狀態(tài)下角膜厚度和結(jié)構(gòu)、有利于手術(shù)操作等要求。現(xiàn)有的角膜保存技術(shù)中，除了最有代表性的4℃濕房短期保存法外，還有受者血清保存法、器官培養(yǎng)保存法、甘油冷凍保存法、深低溫冷凍保存法和無水氯化鈣干燥保存法，這些方法都沒能滿足上述理想保存方法的要求。角膜冷凍真空干燥的目的是保持其活性，便于較長時間的貯存，使需求者能及時得到活性角膜，以便再植。
5.5.1 眼角膜的凍干工藝流程
凍干角膜保持活性的關(guān)鍵是凍干工藝，角膜的凍干工藝是一個復(fù)雜的過程，如圖5-12所示。影響凍干效果的因素很多，如保護(hù)劑的配制、角膜的冷平衡、梯度降溫、凍干室內(nèi)壓力變化、溫度變化，凍干角膜復(fù)水等。東北大學(xué)的王德喜對角膜的凍干進(jìn)行了系列研究。研究中使用的是中國醫(yī)科大學(xué)臨床醫(yī)院動物室提供的大耳白家兔，體重為2～3kg。
5.5.2 眼角膜凍結(jié)過程中的冷平衡
角膜在梯度降溫過程中，要經(jīng)受-150℃以下的低溫?fù)p傷，在干燥過程中，要經(jīng)受干燥應(yīng)力的損傷，在沒有保護(hù)劑保護(hù)情況下，經(jīng)歷如此損傷，角膜細(xì)胞很難保持活性。合理的選擇和配制保護(hù)劑對角膜的保存至關(guān)重要。實(shí)驗(yàn)研究表明角膜由蔗糖、二甲基亞砜(DMSO)、20%安普萊士（人血白蛋白）作為保護(hù)劑，凍干效果良好。
為了防止角膜在凍結(jié)過程中損傷，還要對角膜進(jìn)行冷平衡處理。冷平衡保護(hù)劑的具體配比見表5-12。具體操作過程：將無菌的角膜片先放入1號液，移入4℃冰箱冷平衡10min，然后用無菌鑷子夾住鞏膜邊，將其移人2號液平衡10min，依次在3號液、4號液中各平衡10min。冷平衡工藝如圖5-13所示。在冷平衡過程中，保護(hù)劑中的DMSO通過角膜的細(xì)胞膜進(jìn)入到細(xì)胞中，置換出其中部分水分，在達(dá)到動態(tài)平衡前，保護(hù)劑中DMSO濃度要高于細(xì)胞中DMSO濃度。角膜依次在不同濃度的保護(hù)劑中進(jìn)行冷平衡，這樣角膜中的水分就會不停地與保護(hù)劑中的DMSO進(jìn)行置換，經(jīng)過一段時間的傳質(zhì)，細(xì)胞中的水分將大量減少。由于細(xì)胞內(nèi)水分溢出速度與DMSO的濃度有關(guān)，為防止細(xì)胞內(nèi)水分溢出速度過快造成細(xì)胞的損傷，使角膜細(xì)胞有個適應(yīng)過程，角膜冷平衡采取逐步遞增DMSO濃度進(jìn)行平衡。冷平衡處理后兔角膜內(nèi)皮細(xì)胞經(jīng)聯(lián)合染色檢測，結(jié)果與新鮮角膜無區(qū)別，說明冷平衡對角膜內(nèi)皮細(xì)胞的活性無損傷，該冷平衡工藝可行。
待角膜在4號液平衡結(jié)束后，立即取出放入磨口玻璃瓶里，在降溫儀中進(jìn)行梯度降溫。梯度降溫目的是使細(xì)胞內(nèi)的溶液凍結(jié)成玻璃態(tài)，以使角膜迅速越過對細(xì)胞凍傷最嚴(yán)重溫度區(qū)（-30～-60℃）時，細(xì)胞不受傷害。采用兩步法進(jìn)行梯度降溫，第一步角膜距液氮面9cm，停留l0min，使角膜內(nèi)部溫度穩(wěn)定在-16～-20℃范圍內(nèi)，此階段角膜的降溫速率為2～2.4℃/min;第二步角膜距液氮面1.5cm，停留10min，使角膜內(nèi)部溫度穩(wěn)定在-130～-150℃范圍內(nèi)，此階段角膜的降溫速率為11～14℃/min。慢速降溫時，細(xì)胞外的水易凍結(jié)成冰，電解質(zhì)濃度升高，細(xì)胞內(nèi)的水滲出細(xì)胞外，使細(xì)胞暴露在高濃度的溶質(zhì)中，導(dǎo)致細(xì)胞膜蛋白復(fù)合體的破壞和膜的分解，造成溶質(zhì)損傷?？焖俳禍貢r，細(xì)胞內(nèi)的水來不及滲出便結(jié)成冰，細(xì)胞內(nèi)外同時有冰晶形成，容易刺破細(xì)胞造成機(jī)械損傷。這樣必須快速慢速相結(jié)合，方可達(dá)到目的。由于冷平衡時，二甲基亞砜已經(jīng)將細(xì)胞內(nèi)的水分多數(shù)置換出去，在緩慢降溫時，細(xì)胞內(nèi)的溶質(zhì)易形成玻璃態(tài)，可以避免溶質(zhì)損傷。故可以先慢速降溫，然后快速降溫。兩步法降溫中，第一步慢速冷凍，將角膜溫度慢速降至-20℃，可以避免過快冷凍時角膜內(nèi)冰晶形成所造成的損傷和過慢冷凍時細(xì)胞置于高濃度溶液下時間過長所造成的溶液損傷。第二步快速冷凍，角膜以很快的降溫速率降至-130℃以下，細(xì)胞內(nèi)未凍溶液實(shí)現(xiàn)了非晶態(tài)固化，使細(xì)胞少受或不受損傷。
