[发明专利]一种柔性管状微电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种生物医学工程技术领域的微电极及其制备方法，具体是一种柔性管状微电极及其制备方法。

背景技术

利用功能电刺激（functional electrical stimulation,FES）医疗设备模拟运动神经对特定肌肉群施加电刺激帮助瘫痪患者恢复肌肉重建和做康复训练。但由于肌肉不仅受运动神经电信号支配进行伸缩，而且需要从神经细胞获取必须的营养物质，只对肌肉进行功能电刺激会导致组织逐渐由于营养不良而萎缩最终坏死。柔性管状微电极能够在对瘫痪的肌肉部位进行功能电刺激，同时对瘫痪部位进行微流体给药向神经或肌肉组织输送所需营养和药物，且柔性小尺寸电极利于精确操作和植入。

经对现有技术文献的检索发现，Jessin John,YuefaLi等在JOURNAL OF MICROMECHANICS AND MICROENGINEERING.21(2011)105011撰文“Microfabrication of 3D neural probes with combined electrical and chemical interfaces”（“结合电和化学接口的3D神经探针的微制造”《微机械和微工程期刊》）。该文献中提及了一种新型集成微通道的3D电极阵列神经探针及制造技术。该技术通过二氟化氙气体各向同性刻蚀硅基体和沉积聚对二甲苯密封工艺制造集成于3D神经电极上的微流道。其缺点在于使用硅基体制作的刚性神经电极不宜使用于植入式医疗设备，且易造成组织损伤；其制造工艺过程较为复杂，电极制作成本高。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种柔性管状微电极及其制备方法。管状微电极可在进行生物电刺激或电记录的同时，通过管道对组织定点流体给药；电极基于柔性生物相容材料，利于制作和集成于植入式医疗设备。同时本发明制造过程简单，采用溅射、沉积和激光刻蚀结合的方法制备此管状微电极，其工艺简单成本低，易于定制电极结构尺寸以便实现不同功能。

本发明是通过以下技术方案实现的:

本发明所述的柔性管状微电极的制备方法，具体为:首先截取一段聚合物毛细管；然后在聚合物毛细管表面溅射金属层；接着在毛细管表面沉积聚合物作为电极绝缘层；最后使用激光刻蚀毛细管表面聚合物绝缘层，露出金属电极点，得到管状微电极。

进一步的，所述方法包括以下步骤：

第一步、截取一段聚合物毛细管，在其表面溅射金属层。

所述聚合物毛细管为聚酰亚胺毛细管、聚四氟乙烯毛细管、聚对苯二甲酸乙二酯毛细管和聚乙烯毛细管，其外径为0.1～1毫米，聚合物毛细管材料均为生物相容材料，细微尺寸保证其柔软易弯曲。

所述在聚合物毛细管表面溅射的金属具体是指金、铂、铱、钛/钨/金、钛/钨/铂或钛/钨/铱，溅射金属厚度为100～200纳米，为电极导电通路层，表面贵金属材料不易被腐蚀而变质。

第二步、在表面溅射金属层的聚合物毛细管上沉积聚合物作为电极绝缘层。

所述绝缘层聚合物为聚对二甲苯或聚酰亚胺，为生物相容材料。

所述沉积方法具体是指气相沉积或涂覆。

所述绝缘层，沉积厚度为3～10微米，使电极导电通路绝缘。。

第三步、利用激光在指定部位刻蚀掉表面的聚合物绝缘层，露出金属电极点，制成管状微电极。

所述激光刻蚀使用激光波长小于或等于355纳米，刻蚀宽度为10～100微米，使电极点拥有好的空间选择性，且与组织充分接触。

本发明上述方法得到的柔性管状微电极，由最内层的聚合物管层、中间层的溅射金属层、最外层的聚合物绝缘层和除去聚合物绝缘层的电极点部位四部分组成。最内层的聚合物管层为柔性管状微电极的结构层，其内部中空管路为流体通道。中间金属层以溅射的方式覆盖在聚合物毛细管表面，形成电极导电通路。最外层的聚合物绝缘层为柔性管状微电极的表面绝缘层，使用气相沉积或涂覆的方式与内层的溅射金属层相连接。除去聚合物绝缘层的电极点部位为柔性管状微电极的电极点，通过激光刻蚀去除表面聚合物绝缘层露出溅射金属层形成。

本发明采用溅射、沉积及激光刻蚀方法制造柔性管状微电极，与现有技术相比，其优点在于：制得柔性管状微电极的工艺过程简单，成本低；使用柔性聚合物毛细管不易造成组织损伤，利于加工和集成植入式医疗设备；沉积生物相容聚合物材料作为绝缘层，其具有好的生物相容性且结合牢固；激光刻蚀能够精确电极点形状和大小；柔性管状微电极集成度高，可定制不同材料、电极点数和尺寸参数的多种电极类型以满足不同需求。

附图说明