[发明专利]用于生物植入的柔性可拉伸神经探针以及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于生物植入的柔性可拉伸神经探针以及其制备方法，包括：第一柔性聚合物层、金属导线层和第二柔性聚合物层；其中，金属导线层包裹于第一柔性聚合物层和第二柔性聚合物层之间，并在第一柔性聚合物层或第二柔性聚合物层的表面上露出金属导线层的电极点和连接点；第一柔性聚合物层、第二柔性聚合物层设有规则排布狭缝。本发明探针不但具有柔性，其在柔性聚合物层上开有规则排布的狭缝，使得薄膜具有大的可拉伸性，同时柔性聚合物层上的狭缝使得探针两侧的生物体液得以循环从而加强植入探针的生物相容能力。

技术领域

本发明涉及生物医学工程技术领域的神经微电极，具体地，涉及一种用于生物植入的柔性可拉伸神经探针以及其制备方法。

背景技术

在脑科学研究与脑疾病诊断中植入式电极充当着一个十分重要的角色。如今，它们不但已在一些脑疾病如癫痫、帕金森综合症以及强迫症患者的诊断和治疗过程中成功应用，而且能够在神经科学领域检测神经电信号，实施对特定神经元进行刺激，从而使得相关的研究人员能够对不同神经元的功能进行研究。

传统的神经探针通常采用硅基、金属或者玻璃一类具有高杨氏模量(50～500Gpa)的材料，而生物软组织的杨氏模量不超过1Gpa,特别是脑组织是人体组织中模量最低的组织之一(1Kpa),由于脑组织在人体呼吸、血管膨胀收缩过阵中处于一种微动的状态，而植入探针电极相对于脑组织较高的模量往往会使得电极因为这种微动而不断摩擦和剪切脑组织，这会加重炎症反应以及胶质包覆从而降低电极的记录能力。通过使用柔性排线与微电极进行焊接可以让电极在植入后随着脑组织一起微动从而有效减轻因电极剪切组织引起的炎症反应；通过改变传统探针电极的基底材料可以降低探针整体的模量，使得探针的生物相容性更佳。

经过针对现有技术的检索发现，瑞士洛桑联邦理工学院André Mercanzini，Philippe Renaud等人在IEEE Micro Electro Mechanical Systems 2007会议上发表了“Demonstration of cortical recording and reduced inflammatory response usingflexible polymer neural probes”一文提出了一种采用聚酰亚胺为基底绝缘材料铂金属为金属导线层材料的柔性聚合物探针，植入小鼠脑部后成功获取了局部场电位、单个和多个神经元的动作电位。聚酰亚胺和金属铂均为惰性材料，其相对硅基较小的模量在植入的过程中以及植入后对生物体本身产生较小的损伤，引起更小的排异反应。

美国德克萨斯大学奥斯汀分校Lan Luan，Xiaoling Wei，Chong Xie等人在Science Advance,2017,3:e1601966中撰文“Ultraflexiblenanoelectronic probes formreliable,glial scar–free neural integration”，提出了一种具有超小线宽，采用柔性SU-8聚合物为基底绝缘材料的纳米线神经探针电极，由于采用的是柔性聚合物材料，模量相对硅基或者玻璃较低，而且电极宽度仅有50微米,使得电极整体的侵入性降低，此种电极在小鼠脑内可长期持续稳定地记录神经活动达数个月。

美国哈佛大学的Jia Liu，Tian-Ming Fu联合国家纳米科学中心的ZengguangCheng，方英等人在Nature nanotechnology，2015,10中撰文“Syringe-injectableelectronics”，提出了一种利用注射器注入生物体组织内的网状SU-8聚合物柔性电极阵列，这种网状柔性电极阵列在柔性基底上开有规则排布的网孔，在植入后让生物组织穿插生长于神经电极的网孔之间，使得神经组织和柔性电极相互渗透，在保证神经电极和生物组织良好贴合性的同时减小了生物组织和电极之间的相对运动，从而引起更小的排异反应。