[發明專利]一種軟硬可調的液態金屬神經電極及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011414621.6
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112545523B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 蔣興宇;董瑞華
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: A61B5/294
• 分類號: A61B5/294;A61B5/263;A61B5/388;A61B5/271;A61B5/273;H01B1/02;H01B5/14;H01B13/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

本發明涉及一種軟硬可調的液態金屬神經電極及其制備方法和應用，所述液態金屬神經電極包括柔性高分子基底、導電層以及絕緣層，所述導電層包括液態金屬導線以及設置在所述液態金屬導線端部的電極位點；所述導電層嵌于所述柔性高分子基底中，所述絕緣層覆蓋所述液態金屬導線；所述液態金屬的熔點為15?35℃。本發明提供的神經電極既可以實現特定腦區的深度植入，又能在植入后具有優異的柔性，降低周圍腦組織的損傷，同時具有良好的生物相容性和拉伸性能，可以保證腦電信號監測的穩定性和可靠性。

技術領域

本發明涉及神經電極技術領域，尤其涉及一種軟硬可調的液態金屬神經電極及其制備方法和應用，特別在于提供一種軟硬可調的植入式液態金屬神經電極及其制備方法和應用。

背景技術

通過神經電極搭建外部電子設備與神經元細胞之間的溝通橋梁，是目前腦-機接口技術發展的基礎，也是腦科學發展和腦疾病診斷的關鍵途徑。作為關鍵接口的神經電極，對于神經電生理活動的信息獲取起到至關重要的作用。目前應用較為廣泛的植入式神經電極主要是密歇根電極和猶他電極，采用微絲和陣列的形式排布電極。然而，上述兩種剛性電極在植入到大腦內部，隨著腦組織的移動發生位移，造成周圍組織的免疫反應，產生大量的膠質細胞包裹在電極表面，最終導致電極的失效。與傳統的剛性植入式電極相比，柔性神經電極具有與腦組織類似的低楊氏模量，可以大大減小兩者的機械性能不匹配問題，降低長期植入過程引發的炎癥反應，提高神經電信號檢測的質量和信噪比。

近年來，以石墨烯、碳納米管和導電高分子(PEDOT:PSS)材料為基礎開發的新型柔性神經電極，提高了神經信號檢測的可靠方案。與此同時，以聚二甲基硅氧烷(PDMS)為代表的柔性高分子材料被廣泛用于神經電極的基底材料。目前柔性神經電極大都應用于皮層腦電(ECoG)信息的采集，無法植入到腦區內部檢測電生理信息。

CN103813828A公開了一種可植入的神經電極，它具有電絕緣基體，該基體具有在它里面延伸的導體電路、電極觸點和連接觸，其中導體電路將電極觸點與連接觸點連接起來，并且電極觸點能夠與神經系統的神經連接起來，其中，每個導體電路都在硅酮-金屬-硅酮的復合物內單獨地由機械方面牢固的且電絕緣良好的聚合物至少局部地罩上，一方面能夠消除導體電路的機械穩定性不足的缺點。另一方面，還可實現高的集成厚度，因為該外罩確保了良好的電絕緣。但是，該發明提供的植入式神經電極具有較強的剛性，植入之后容易產生炎癥反應，降低神經電信號檢測的質量和信噪比。

CN108904972A公開了一種基于碳納米管線的植入式神經電極，包括暴露部分和絕緣部分，所述暴露部分與所述絕緣部分來源于同一根碳納米管線電極，所述暴露部分的碳納米管線電極直接暴露，所述絕緣部分的碳納米管線電極被絕緣層包裹；所述暴露部分用于神經電信號的記錄或者對神經組織進行電刺激。該發明公開的神經電極具有柔性結構且緊密地與神經元接觸，這種設置能夠降低對神經組織造成的機械損傷，有利于實現長期穩定的體內植入。但是，該發明提供的神經電極在植入的過程中，難以植入到深部腦區部位，存在局限性。

因此，本領域亟待開發一種既能夠植入到特定的深部腦區部位又不會因為長期植入引發炎癥反應的神經電極。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種軟硬可調的液態金屬神經電極，特別在于提供一種軟硬可調的植入式液態金屬神經電極。所述液態金屬神經電極在可以根據溫度的變化調節軟硬度，在室溫環境下保持堅硬狀態，方便手術植入操作，植入體內后由于體溫升高影響變為柔性，降低電極植入對周圍腦組織的損傷，與腦組織更好貼合，精準獲取深部腦電信息。

為達此目的，本發明采用如下技術方案：

本發明提供一種軟硬可調的液態金屬神經電極，所述液態金屬神經電極包括柔性高分子基底、導電層以及絕緣層，所述導電層包括液態金屬導線以及設置在所述液態金屬導線端部的電極位點；

所述導電層嵌于所述柔性高分子基底中，所述絕緣層覆蓋所述液態金屬導線；