[发明专利]一种基于碳纳米管线的植入式神经电极

说明书

本发明公开了一种基于碳纳米管线的植入式神经电极，涉及医疗器械领域，包括暴露部分和绝缘部分，所述暴露部分与所述绝缘部分来源于同一根碳纳米管线电极，所述暴露部分的碳纳米管线电极直接暴露，所述绝缘部分的碳纳米管线电极被绝缘层包裹；所述暴露部分用于神经电信号的记录或者对神经组织进行电刺激。该发明公开的神经电极尺寸小，具有柔性结构且紧密地与神经元接触，这种设置能够降低对神经组织造成的机械损伤，有利于实现长期稳定的体内植入。神经电极使用的碳纳米管材料具有电荷注入能力高的优点，使用小尺寸碳纳米管线的神经电极既能够实现高信噪比的神经电信号记录，又能够实现局部神经电刺激，提高了神经电极电刺激的空间选择性。

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种基于碳纳米管线的植入式神经电极。

背景技术

作为生物神经系统与人工电子设备的物理通道，植入式神经电极的性能直接决定了生物神经电信号的采集和神经电刺激的长期可靠性。神经电极的设计考虑因素主要包括材料的生物相容性与生物安全性、电极的力学与电化学稳定性、以及制作工艺的重复性等。

传统的针对外周和中枢神经组织的植入式神经电极多采用聚合物、铂、铱或硅的材料，尽管已经可以实现电极的功能，但是难以做到高生物相容性、柔性(即低机械损伤性)、高信噪比和高电荷注入能力的统一。其中，电极的柔性是一个巨大的问题，柔性极大地影响电极与神经纤维之间的相对运动，电极的柔性越高，电极与神经纤维之间的相对运动越少，造成的机械损伤越小，有利于神经组织的再生和提高神经信号的信噪比。电极越细，弯曲模量越小则柔性越好；然而电极粗细受到材料本身电化学性质和机械性质的影响，普通材料过细容易断裂且会提高阻抗，不利于电极实施电刺激。因此，研制兼具优越的柔性、电化学特性和生物相容性的新型电极是实现长期稳定的神经电信号记录或刺激的关键。

经对现有技术的文献检索发现，Cutrone等人在Journal of Neural Engineering(神经工程期刊，12(2015)016016)上发表的“A three-dimensional self-openingintraneural peripheral interface(SELINE)”(三维自固定的外周神经接口)，该文提出一种基于聚酰亚胺材料的可固定在外周神经束内的神经电极。具体设计思路为：通过宽度为150μm的结构，在体将宽度为360μm的电极阵列固定在外周神经束内。该电极阵列的基底材料为聚酰亚胺，金作为电极材料。其不足在于：生物体在自由运动的过程中，由于聚酰亚胺基底材料的柔性不足，因此将导致该电极阵列会直接引起神经束内的神经纤维的机械损伤，无法实现长期有效的神经电信号记录或者刺激。同时，由于金作为电极材料的电荷注入能力差，在用作刺激电极时，容易发生电化学腐蚀，无法长期用作刺激电极。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是现有的神经电极难以同时有高生物相容性、低机械损伤性、高信噪比和高电荷注入能力，无法实现长期有效的对生物电信号进行采集与输出的问题。

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供一种基于碳纳米管线的植入式神经电极，包括暴露部分1和绝缘部分2，所述暴露部分1与所述绝缘部分2来源于同一根碳纳米管线电极，所述暴露部分1的碳纳米管线电极直接暴露，所述绝缘部分2的碳纳米管线电极被绝缘层包裹；所述暴露部分1用于神经电信号的记录或者对神经进行电刺激。

进一步地，所述神经电极的材料为碳纳米管线，所述碳纳米管线的直径为100nm-100μm。

进一步地，所述碳纳米管线由多条直径为0.1nm-10nm的单根碳纳米管拉制而成。

进一步地，所述暴露部分1的碳纳米管线电极长度范围是1μm-1mm。

进一步地，所述绝缘部分2的绝缘层材料为C型聚对二甲苯(Parylene-C)或者医用硅胶(Silicone)。

进一步地，所述绝缘部分2的绝缘层厚度为1μm-5μm。