[發明專利]柔性透明碳納米管神經電極陣列在神經光電界面中的應用

有效

• 申請號: 201810270109.5
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108744268B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 段小潔;曹安源;張菁;徐文靜;劉小軍;楚芳冰
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: A61N1/05
• 分類號: A61N1/05;A61N1/36
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

本發明公開了一種柔性透明碳納米管神經電極陣列在神經電光界面中的應用。本發明利用碳納米管電極陣列在較寬的波長區間內擁有高透光率，并且在拉伸狀態下仍可保持優良電化學性質和光學性質的特性，實現了皮層癲癇電生理信號和雙光子鈣成像的原位同時記錄，以及光刺激下腦電的實時記錄，可以高時間/空間分辨率觀察神經活動。利用碳納米管電極陣列優越的柔性和可延展性，可將其用于實時監測腦損傷下的腦電活動；同時，該碳納米管電極陣列可以與組織完美貼合，形成更高效的大腦/電極界面，有利于信噪比的提高。以上結果均體現了碳納米管電極陣列在神經系統尤其是機械活性系統電光界面中具有巨大的應用潛力。

技術領域

本發明屬于材料領域，涉及一種柔性透明碳納米管神經電極陣列在神經電光界面中的應用。

背景技術

在現代生物醫學的研究和應用過程中，將神經組織與體外環境相連接的神經界面具有重要地位。在基礎研究中，由于神經活動中的信息量巨大，需要同時以高時間/ 空間分辨率高采集信息，而單一的電記錄技術或光學成像技術均無法滿足要求，因此開發新型光電神經界面對神經科學研究具有重要意義。此外光遺傳技術的出現為精準控制神經元提供了更多可能，已經滲透到了神經科學的每一個角落，研究者們不僅用它來研究大腦的基礎功能，還在動物模型中探索疾病的發病機制，該項技術也對傳統的神經界面提出了新的要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種柔性透明碳納米管(Carbon nanotube,CNT)神經電極陣列在神經電光界面中的應用。

本發明要求保護碳納米管薄膜在制備神經系統電光界面器件中的應用及由碳納米管薄膜或由碳納米管薄膜制成的電極或電極陣列組成的神經系統電光界面器件。

上述應用或器件中，所述神經系統具體可選自脊髓、外周神經系統和腦中的至少一種。

所述神經系統電光界面為可同時應用于神經光學成像/刺激系統和電學記錄/刺激系統的界面。

所述神經系統電光界面器件能夠記錄神經系統的神經活動和/或對神經系統進行成像和/或對神經系統進行光刺激；

所述成像具體為光成像，包括鈣成像等。

所述碳納米管薄膜具體可為單壁或多壁碳納米管薄膜；

所述碳納米管薄膜具有柔性和高透光率。

該碳納米管薄膜可按照如下常壓CVD(Chemical vapor deposition，CVD)生長方法制得：在惰性氣氛中，以鎳片為基底，且鎳片面朝下放置，以溶解了二茂鐵和硫的二甲苯溶液作為碳源和催化劑，進行化學氣相沉積，沉積完畢即在鎳片表面得到所述碳納米管薄膜；

具體的，所述惰性氣氛可為氫氣氣氛；

所述惰性氣氛的流量可為1500sccm；

所述二茂鐵和硫的二甲苯溶液中，二茂鐵的濃度可為0.045g/ml，硫的濃度可為0.001g/ml；

所述碳源和催化劑的速率可為5ml/min；

沉積溫度可為1160℃；時間可為5-60min，視生長情況而定；

所述方法還包括如下純化步驟：將生長在鎳片表面上的碳納米管薄膜用鑷子揭起后，依次用雙氧水和濃硝酸各浸泡三天，再用酒精洗滌。

經過如上處理后，所得碳納米管薄膜中的單根的碳納米管被壓縮成束，留出很多空穴區，從而形成了蜘蛛網樣的結構。所得碳納米管薄膜可以泡在酒精中保存，使用時轉移到水中，薄膜自然展開，用基底撈起。