彩色角膜接觸鏡染色位置判斷方法的研究

【作 者】張慶，萬敏，王常斌

山東省醫(yī)療器械產(chǎn)品質(zhì)量檢驗中心物理室，濟南市，250101

彩色角膜接觸鏡，即經(jīng)著色的軟性接觸鏡，其中間區(qū)域是未經(jīng)染色的光學(xué)區(qū)，周圍區(qū)域為染料附著區(qū)域。彩色軟性接觸鏡能夠增大和改變虹膜顏色，最初設(shè)計用于角膜白斑、虹膜缺損或虹膜色素缺陷、弱視、色盲[1]等。

近年來，在中國、新加坡及韓國等大多數(shù)亞洲國家，彩色角膜接觸鏡行業(yè)得到快速發(fā)展[2-3]。在我國年輕女性群體中彩色角膜接觸鏡被廣泛用于美容。文獻及媒體報道了大量因佩戴彩色角膜接觸鏡導(dǎo)致的不良反應(yīng)，例如：染色位置為鏡片表面的產(chǎn)品，染料顆粒直接接觸眼部組織[4]，存在影響角膜與結(jié)膜生物學(xué)特性的風險[5]，同時會增加在鏡片上沉淀物，從而引發(fā)過敏反應(yīng)，增加結(jié)膜炎、角膜上皮缺損甚至感染的機會[6-7]。

彩色角膜接觸鏡染色方法主要是混染法和浸染法[8]，此外還有共價結(jié)合法和印染法[9]。產(chǎn)品的染色位置取決于其生產(chǎn)工藝[5]。將染料層嵌入到鏡體的彩色接觸鏡，在其表面無染料顆粒，從而避免了眼睛表面和染料顆粒的直接接觸。相反的，染料顆粒印于前后表面的彩色接觸鏡，其染料顆粒與瞼結(jié)膜或角膜直接接觸[10]。

染料顆粒附著在產(chǎn)品表面會大大增加產(chǎn)品的表面粗糙度，粗糙的表面可能是最初細菌附著的平臺[11-13]。細菌會附著在平臺上，數(shù)量會增加，不適當?shù)呐宕髁?xí)慣會顯著增加佩戴者的并發(fā)癥，例如細菌性角膜炎[14-15]。這種不斷增加的風險提醒有必要嚴格地控制染料層嵌入鏡體的生產(chǎn)過程，使其符合一個經(jīng)過批準的原則。然而，目前為止沒有規(guī)范規(guī)定生產(chǎn)企業(yè)對染料印染及處理的過程，同時缺失監(jiān)管部門對于染色位置進行判斷的評價方法。

該產(chǎn)品厚度一般為80～100 μm，含水量較高，易變形、脫水，且染色層較薄，判斷染色層附著位置存在較大難度，目前尚無評價染料層附著位置的有效方法。本文研究了結(jié)合使用冰凍切片及掃描電鏡試驗對彩色角膜接觸鏡進行縱斷面及表面形貌觀察，對產(chǎn)品的染色位置進行評價，形成了一種判斷彩色角膜接觸鏡染色位置有效的試驗方法，同時使用此方法對60批產(chǎn)品進行評價。

1 材料及儀器

試驗樣品涵蓋市場上常見品牌，佩戴周期涵蓋日拋、周拋、月拋、半年拋及年拋，顏色涵蓋黑色、棕色、藍色、紫色、灰色、粉色及綠色，總直徑為13.80～14.80 mm、曲率半徑為8.4～8.8 mm，含水量范圍為37%～59%，后頂焦度均為-3.00D。其中國產(chǎn)產(chǎn)品24批，進口產(chǎn)品36批，共60批。主要試劑為隱形眼鏡護理液，購于美國博士倫公司。主要儀器設(shè)備為：Leica冰凍切片機、日本基恩士超景深顯微鏡（VHX-2000）、日本日立冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡（SU-8010）。

2 試驗過程

2.1 冰凍切片試驗

從產(chǎn)品染色位置取樣，依次放置到樣品托盤上進行包埋，包埋過程應(yīng)當盡量使產(chǎn)品縱斷面垂直于預(yù)切片方向。對產(chǎn)品進行切片，并在顯微鏡下觀察縱斷面。首先，在低倍下定位染色部位，后調(diào)節(jié)顯微鏡至2 000倍觀察染色部位，根據(jù)染料附著層顆粒分布情況，判斷染色工藝與染色位置。

2.2 掃描電鏡試驗

從產(chǎn)品染色位置取樣，用真空干燥器處理至完全干燥。處理過程中應(yīng)避免污染，造成判斷干擾。處理后的樣品分別按照縱斷面和表面掃描觀察。首先，在低倍下定位染色位置，后調(diào)節(jié)電鏡至5k倍至13k倍觀察染色部位，根據(jù)染料附著層顆粒形貌及分布情況，判斷染色工藝與染色位置。

3 結(jié)果與討論

3.1 方法討論

3.1.1 冰凍切片試驗

彩色角膜接觸鏡含水量高、厚度小，柔軟易變形，冰凍切片時，參數(shù)設(shè)定對切片效果及成功率有一定影響。高含水量的產(chǎn)品，冰凍切片機箱體溫度、刀頭溫度、切片厚度及冰凍時間對冰晶形成情況及掛片成功率有較大影響，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品特點選擇工藝參數(shù)。

圖1～圖3是使用冰凍切片試驗結(jié)果示例。

圖1中染料顆粒聚集分布于基材一側(cè)，圖2染料顆粒分散地分布于基材一側(cè)，圖3中染料顆粒不規(guī)則地聚集分布于基材內(nèi)部，造成上述顆粒分布差異的原因可能是由于染色工藝不同所致。

圖3染料顆粒分布形態(tài)可以判斷染色位置為產(chǎn)品內(nèi)部，而圖1和圖2中分布情況，因無法觀察產(chǎn)品表面形貌，不能直接判斷其染料顆粒分布情況，需使用掃描電鏡對產(chǎn)品表面形貌進行觀察。

3.1.2 掃描電鏡試驗

掃描電鏡試驗過程需要對產(chǎn)品充分干燥，去除水分，因而不能保持樣品的正常形態(tài)，對處理過程中產(chǎn)品潔凈度要求較高，引入的外來雜質(zhì)對染料顆粒分布的判斷影響較大。圖4～圖6是掃描電鏡試驗結(jié)果示例。

圖1 染料顆粒在產(chǎn)品表面時冰凍切片試驗結(jié)果（左：低倍圖；右：高倍圖）Fig.1 Results of frozen section when the dyeing location is in surface（Left: low magnif i cation; Right: high magnif i cation）

圖2 染料顆粒在產(chǎn)品表面和內(nèi)部時冰凍切片試驗結(jié)果（左：低倍圖；右：高倍圖）Fig.2 Results of frozen section when the dyeing location is in surface and inside（Left: low magnif i cation; Right: high magnif i cation）

圖3 染料顆粒在產(chǎn)品內(nèi)部時冰凍切片試驗結(jié)果（左：低倍圖；右：高倍圖）Fig.3 Results of frozen section when the dyeing location is inside（Left: low magnif i cation; Right: high magnif i cation）

圖4 染料顆粒在產(chǎn)品表面時掃描電鏡試驗結(jié)果（左：表面圖；右：縱斷面圖）Fig.4 Results of scanning electron microscopy experiment when the dyeing location is in surface（Left: surface state; Right: cross section）

圖5 染料顆粒在產(chǎn)品表面和內(nèi)部時掃描電鏡試驗結(jié)果（左：表面圖；右：縱斷面圖）Fig.5 Results of scanning electron microscopy experiment when the dyeing location is in surface and inside（Left: surface state; Right: cross section）

圖6 染料顆粒在產(chǎn)品內(nèi)部時掃描電鏡試驗結(jié)果（左：表面圖；右：縱斷面圖）Fig.6 Results of scanning electron microscopy experiment when the dyeing location is inside（Left: surface state; Right: cross section）

圖4左圖中存在顆粒，而右圖無染料顆粒分布，可以判斷染料顆粒僅位于產(chǎn)品表面。圖5左圖中存在顆粒，右圖同時存在染料顆粒分布，可以判斷染料顆粒同時位于產(chǎn)品表面與內(nèi)部。圖6左圖中無顆粒，而右圖存在顆粒分布，可以判斷染料顆粒僅位于產(chǎn)品內(nèi)部。由此可見，電鏡觀察染料顆粒分布位置時需同時從產(chǎn)品表面和縱斷面觀察。

為了準確判斷染色顆粒分布，掃描電鏡試驗需要進行多區(qū)域、多視角的觀察，試驗工作量較大，直接觀察存在一定難度。但是在冰凍切片光學(xué)顯微鏡觀察基礎(chǔ)上，掃描電鏡試驗可以直接觀察產(chǎn)品表面形貌，當產(chǎn)品表面附著染料顆粒時，可以有效判斷染料顆粒附著位置。

3.2 產(chǎn)品測試結(jié)果

使用3.1中確定的試驗程序?qū)?0批產(chǎn)品染色位置進行評價，結(jié)果見表1。

表1 60批產(chǎn)品染色位置結(jié)果統(tǒng)計Tab.1 Dyeing location results analysis of 60 samples

表1中可見，染色顆粒完全位于內(nèi)部的產(chǎn)品僅占12%，其余產(chǎn)品表面均不同程度地存在一定染色顆粒。

4 結(jié)論

本文通過冰凍切片和掃描電鏡試驗的結(jié)合，首先通過冰凍切片試驗對彩色角膜接觸鏡進行切片觀察，觀察產(chǎn)品的縱斷面染色顆粒分布情況，其次在此基礎(chǔ)上使用掃描電鏡試驗對其表面形貌進一步觀察，以確定染色顆粒具體分布位置，對于冰凍切片無法實現(xiàn)有效觀察的產(chǎn)品，可以進一步判斷顆粒分布情況。通過兩種試驗的結(jié)合，可以實現(xiàn)彩色角膜接觸鏡染色位置的有效判斷。

60批樣品中染色位置完全為樣品內(nèi)部的僅占12%， 88%批次的產(chǎn)品染色位置全部或者部分位于產(chǎn)品表面，佩戴此類鏡片的患者存在一定因染色位置導(dǎo)致的角膜感染的風險，應(yīng)引起生產(chǎn)企業(yè)、監(jiān)管部門、消費者及臨床醫(yī)生的關(guān)注，本文形成的評價方法可以為監(jiān)管部門對于彩色角膜接觸鏡染色位置的判斷提供參考。