彩色角膜接触镜染色位置判断方法的研究

【作 者】张庆，万敏，王常斌

山东省医疗器械产品质量检验中心物理室，济南市，250101

彩色角膜接触镜，即经着色的软性接触镜，其中间区域是未经染色的光学区，周围区域为染料附着区域。彩色软性接触镜能够增大和改变虹膜颜色，最初设计用于角膜白斑、虹膜缺损或虹膜色素缺陷、弱视、色盲[1]等。

近年来，在中国、新加坡及韩国等大多数亚洲国家，彩色角膜接触镜行业得到快速发展[2-3]。在我国年轻女性群体中彩色角膜接触镜被广泛用于美容。文献及媒体报道了大量因佩戴彩色角膜接触镜导致的不良反应，例如：染色位置为镜片表面的产品，染料颗粒直接接触眼部组织[4]，存在影响角膜与结膜生物学特性的风险[5]，同时会增加在镜片上沉淀物，从而引发过敏反应，增加结膜炎、角膜上皮缺损甚至感染的机会[6-7]。

彩色角膜接触镜染色方法主要是混染法和浸染法[8]，此外还有共价结合法和印染法[9]。产品的染色位置取决于其生产工艺[5]。将染料层嵌入到镜体的彩色接触镜，在其表面无染料颗粒，从而避免了眼睛表面和染料颗粒的直接接触。相反的，染料颗粒印于前后表面的彩色接触镜，其染料颗粒与睑结膜或角膜直接接触[10]。

染料颗粒附着在产品表面会大大增加产品的表面粗糙度，粗糙的表面可能是最初细菌附着的平台[11-13]。细菌会附着在平台上，数量会增加，不适当的佩戴习惯会显著增加佩戴者的并发症，例如细菌性角膜炎[14-15]。这种不断增加的风险提醒有必要严格地控制染料层嵌入镜体的生产过程，使其符合一个经过批准的原则。然而，目前为止没有规范规定生产企业对染料印染及处理的过程，同时缺失监管部门对于染色位置进行判断的评价方法。

该产品厚度一般为80～100 μm，含水量较高，易变形、脱水，且染色层较薄，判断染色层附着位置存在较大难度，目前尚无评价染料层附着位置的有效方法。本文研究了结合使用冰冻切片及扫描电镜试验对彩色角膜接触镜进行纵断面及表面形貌观察，对产品的染色位置进行评价，形成了一种判断彩色角膜接触镜染色位置有效的试验方法，同时使用此方法对60批产品进行评价。

1 材料及仪器

试验样品涵盖市场上常见品牌，佩戴周期涵盖日抛、周抛、月抛、半年抛及年抛，颜色涵盖黑色、棕色、蓝色、紫色、灰色、粉色及绿色，总直径为13.80～14.80 mm、曲率半径为8.4～8.8 mm，含水量范围为37%～59%，后顶焦度均为-3.00D。其中国产产品24批，进口产品36批，共60批。主要试剂为隐形眼镜护理液，购于美国博士伦公司。主要仪器设备为：Leica冰冻切片机、日本基恩士超景深显微镜（VHX-2000）、日本日立冷场发射扫描电子显微镜（SU-8010）。

2 试验过程

2.1 冰冻切片试验

从产品染色位置取样，依次放置到样品托盘上进行包埋，包埋过程应当尽量使产品纵断面垂直于预切片方向。对产品进行切片，并在显微镜下观察纵断面。首先，在低倍下定位染色部位，后调节显微镜至2 000倍观察染色部位，根据染料附着层颗粒分布情况，判断染色工艺与染色位置。

2.2 扫描电镜试验

从产品染色位置取样，用真空干燥器处理至完全干燥。处理过程中应避免污染，造成判断干扰。处理后的样品分别按照纵断面和表面扫描观察。首先，在低倍下定位染色位置，后调节电镜至5k倍至13k倍观察染色部位，根据染料附着层颗粒形貌及分布情况，判断染色工艺与染色位置。

3 结果与讨论

3.1 方法讨论

3.1.1 冰冻切片试验

彩色角膜接触镜含水量高、厚度小，柔软易变形，冰冻切片时，参数设定对切片效果及成功率有一定影响。高含水量的产品，冰冻切片机箱体温度、刀头温度、切片厚度及冰冻时间对冰晶形成情况及挂片成功率有较大影响，应根据产品特点选择工艺参数。

图1～图3是使用冰冻切片试验结果示例。

图1中染料颗粒聚集分布于基材一侧，图2染料颗粒分散地分布于基材一侧，图3中染料颗粒不规则地聚集分布于基材内部，造成上述颗粒分布差异的原因可能是由于染色工艺不同所致。

图3染料颗粒分布形态可以判断染色位置为产品内部，而图1和图2中分布情况，因无法观察产品表面形貌，不能直接判断其染料颗粒分布情况，需使用扫描电镜对产品表面形貌进行观察。

3.1.2 扫描电镜试验

扫描电镜试验过程需要对产品充分干燥，去除水分，因而不能保持样品的正常形态，对处理过程中产品洁净度要求较高，引入的外来杂质对染料颗粒分布的判断影响较大。图4～图6是扫描电镜试验结果示例。

图1 染料颗粒在产品表面时冰冻切片试验结果（左：低倍图；右：高倍图）Fig.1 Results of frozen section when the dyeing location is in surface（Left: low magnif i cation; Right: high magnif i cation）

图2 染料颗粒在产品表面和内部时冰冻切片试验结果（左：低倍图；右：高倍图）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）

图3 染料颗粒在产品内部时冰冻切片试验结果（左：低倍图；右：高倍图）Fig.3 Results of frozen section when the dyeing location is inside（Left: low magnif i cation; Right: high magnif i cation）

图4 染料颗粒在产品表面时扫描电镜试验结果（左：表面图；右：纵断面图）Fig.4 Results of scanning electron microscopy experiment when the dyeing location is in surface（Left: surface state; Right: cross section）

图5 染料颗粒在产品表面和内部时扫描电镜试验结果（左：表面图；右：纵断面图）Fig.5 Results of scanning electron microscopy experiment when the dyeing location is in surface and inside（Left: surface state; Right: cross section）

图6 染料颗粒在产品内部时扫描电镜试验结果（左：表面图；右：纵断面图）Fig.6 Results of scanning electron microscopy experiment when the dyeing location is inside（Left: surface state; Right: cross section）

图4左图中存在颗粒，而右图无染料颗粒分布，可以判断染料颗粒仅位于产品表面。图5左图中存在颗粒，右图同时存在染料颗粒分布，可以判断染料颗粒同时位于产品表面与内部。图6左图中无颗粒，而右图存在颗粒分布，可以判断染料颗粒仅位于产品内部。由此可见，电镜观察染料颗粒分布位置时需同时从产品表面和纵断面观察。

为了准确判断染色颗粒分布，扫描电镜试验需要进行多区域、多视角的观察，试验工作量较大，直接观察存在一定难度。但是在冰冻切片光学显微镜观察基础上，扫描电镜试验可以直接观察产品表面形貌，当产品表面附着染料颗粒时，可以有效判断染料颗粒附着位置。

3.2 产品测试结果

使用3.1中确定的试验程序对60批产品染色位置进行评价，结果见表1。

表1 60批产品染色位置结果统计Tab.1 Dyeing location results analysis of 60 samples

表1中可见，染色颗粒完全位于内部的产品仅占12%，其余产品表面均不同程度地存在一定染色颗粒。

4 结论

本文通过冰冻切片和扫描电镜试验的结合，首先通过冰冻切片试验对彩色角膜接触镜进行切片观察，观察产品的纵断面染色颗粒分布情况，其次在此基础上使用扫描电镜试验对其表面形貌进一步观察，以确定染色颗粒具体分布位置，对于冰冻切片无法实现有效观察的产品，可以进一步判断颗粒分布情况。通过两种试验的结合，可以实现彩色角膜接触镜染色位置的有效判断。

60批样品中染色位置完全为样品内部的仅占12%， 88%批次的产品染色位置全部或者部分位于产品表面，佩戴此类镜片的患者存在一定因染色位置导致的角膜感染的风险，应引起生产企业、监管部门、消费者及临床医生的关注，本文形成的评价方法可以为监管部门对于彩色角膜接触镜染色位置的判断提供参考。