[发明专利]一种微型柔性生物电极阵列及其制备方法

说明书

本发明提供一种微型柔性生物电极阵列，其中，所述微型柔性生物电极依次包括细菌纤维素膜、金属导电层和绝缘层。所述微型柔性生物电极具有良好的柔性、生物相容性、低阻抗、高通量等优点。本发明还提供了所述微型柔性生物电极的制备方法。

技术领域

本发明属于生物电化学分析领域。具体而言，本发明提供了一种微型柔性生物电极阵列及其制备方法。

背景技术

随着全球化石能源的日益短缺，人们对可再生资源的关注程度越来越高，通过微生物合成的细菌纤维素作为天然高聚物，具有优异的力学性能、低密度、完美的网络结构和优良生物相容性，作为新型材料应用于各个领域已成为当今的研究热点。

柔性生物电极因其具有柔性特征，既能贴附于不规则物体或刚性物体表面、也能贴附于人体皮肤，作为可穿戴的人体健康监测设备检测及植入性生物电极等领域有着潜在的应用。

传统的生物电极技术，在采集生物电信号的时候需要提供很低的接触阻抗，在这种要求下需要用导电物质来实现。外加的导电物质容易变硬固化，对于长期监测人体的系统来说是个瓶颈。

国内外学者在柔性生物电极方面做了一些探索。目前，已报道的有中国专利（专利公开号：CN105428091A）公开了一种细菌纤维素石墨烯纸负载氢氧化镍柔性电极材料的制备方法，该方法解决了现有制备导电膜材料比电容量低和力学性能差的问题，但制备过程中仍存在石墨烯作为导电物质的分散和比例的问题，且制备工序较复杂；中国专利（专利公开号：CN104078248A）公开了一种柔性电极的制备方法，聚苯胺和石墨烯或氧化石墨烯的协同效应，能够有效的提高柔性电极的电容特性，提高柔性电极的电容量，但是聚苯胺不具有较好的生物相容性，长期植入体内会因为异物植入带来的机体排异反应和炎症反应，并影响生物体的进行正常生理活动；中国专利（专利公开号：CN103889376A）公开了生物相容性电极部件及其制造方法，通过提供可用于生物应用的电极的替代或改良方法，克服或减轻了现有制备过程中毒性残留物的问题，但是以玻璃或硅酮作为基底难以实现弯折及曲面位置的贴服，在植入体内过程中，会持续对周边组织器官造成伤害。市场上出现的植入电极，如美敦力公司所生产的系列产品，共有4个刺激电极，其直径为1.26毫米，每个电极长为1.5毫米左右，由于其尺寸较大，在植入人体时易对组织造成较大损害；功耗较大，刺激器电池的使用寿命相对较短，频繁的更换电池增加了患者的痛苦；成本昂贵，仅单侧植入费用就高达10万人民币左右。

此外，由于柔性基底的局限性，目前报道在柔性基底上加工微电极阵列很少能达到30微米精度。

发明内容

因此，基于上述已有技术的缺陷，为了解决现有生物电极生物性能及力学性能差，尺寸较大，使用寿命短等问题，本发明的目的是提供一种微型柔性生物电极阵列及其制备方法。

针对上述发明目的，本发明是通过下述技术方案实现的：

本发明提供一种微型柔性生物电极阵列，其中，所述微型柔性生物电极依次包括细菌纤维素膜、金属导电层和绝缘层。

优选地，根据前述的微型柔性生物电极阵列，其中，所述细菌纤维素膜的厚度为10微米~100微米。

更优选地，根据前述的微型柔性生物电极阵列，其中，所述金属导电层中的金属选为Pt、Ti、Au和Cr中的一种或多种。

再优选地，根据前述的微型柔性生物电极阵列，其中，所述金属导电层中的Pt厚度为50~200nm，Ti厚度为20~30nm，Au厚度为50~200nm，和/或Cr厚度为10nm。其中，所述金属导电层可以为Pt/Ti或者Au/Cr金属导电层。还优选地，根据前述的微型柔性生物电极阵列，其中，所述绝缘层为SU8光刻胶或氮化硅（SiNx）。

进一步优选地，根据前述的微型柔性生物电极阵列，其中，所述SU8光刻胶的厚度为100~500nm，和/或所述氮化硅的厚度为800nm。