[發明專利]一種導電基體軟界面的構筑方法、微電極及應用

有效

• 申請號: 202011451699.5
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112626583B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 曾齊;吳天準
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: C25D9/02
• 分類號: C25D9/02;C25D7/00;A61B5/266;A61B5/265;A61B5/259
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰;賈珍珠

本發明公開了導電基體軟界面的構筑方法、微電極及應用，所述構筑方法包括如下步驟：提供導電基體；在所述導電基體表面形成犧牲金屬層；通過電沉積方式在所述導電基體表面構筑軟界面；其中，構筑軟界面具體包括：提供導電聚合物電解液，將形成有犧牲金屬層的導電基體置于所述導電聚合物電解液中；施加電位，使犧牲金屬層中的犧牲金屬氧化為離子態，并進入導電聚合物電解液中的導電聚合物介質中，金屬離子與導電聚合物介質在加電狀態下在導電基體表面構筑形成導電凝膠軟界面。本發明旨在避免體內軟組織與電極硬質涂層之間的巨大不匹配。

技術領域

本發明涉及微電極表面修飾技術領域，具體涉及一種導電基體軟界面的構筑方法、微電極及應用。

背景技術

神經接口為生物信號的記錄和神經刺激等提供了一個窗口，這可以通過使用微電極作為組織和外部設備之間的橋梁來實現。隨著神經電極向集成化和小型化的發展，我們可以通過對電極進行表面改性來提高電極的性能，如貴金屬納米涂層(Pt、Ir等)。幾種典型材料可歸納如下：1、在電極表面沉積鉑黑鍍層(J.Neural Eng.12(2015)026010)，該鍍層具有疏松多孔的優勢，能明顯降低電極電化學阻抗，但鉑黑鍍層中含有鉛等有毒添加物，嚴重影響了其應用安全。2、在電極表面沉積一層粗糙或不規則的鉑鍍層來替換鉑黑鍍層(USPatent 7887687，2011)，該鉑鍍層雖然具有一定的粗糙鍍，但其電化學阻抗仍較高，電荷存儲能力較低，限制了其刺激效率。3、導電聚合物與碳納米管的結合(Nano letters，9(2009)4012-4018)能在一定程度上提高其電荷存儲和注入能力，但穩定性較差，在超聲或電化學刺激過程中易脫落。4、另外還有硼摻雜的金剛石鍍層(Biomaterials，53(2015)173-183)對提高電化學性能有一定效果，但其高時間及經濟成本都不利于其臨床應用。

上述幾種改性方式有利有弊，但共性的弊端在于：電極表面為硬質涂層(金屬或非金屬)，導致體內軟組織與電極硬質涂層之間巨大不匹配，導致穩定性差；硬質涂層在體內的降解限制了其長期性能；經多次刺激后，材料的電活性會極大降低；此外，機械分層也會導致涂層和電極之間的附著力差；另外，涂層失效在神經界面誘導的組織反應仍然是一個嚴重的問題。因此，研究一種新的電極材料長期植入策略是非常重要的。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供導電基體軟界面的構筑方法、微電極及應用，旨在避免體內軟組織與電極硬質涂層之間的巨大不匹配。

為了達到上述發明目的，本發明采用了如下的技術方案：

在一個總體方面，本發明提供一種導電基體軟界面的構筑方法，包括如下步驟：

提供導電基體；

在所述導電基體表面形成犧牲金屬層；

通過電沉積方式在所述導電基體表面構筑軟界面；其中，構筑軟界面具體包括：

提供導電聚合物電解液，將形成有犧牲金屬層的導電基體置于所述導電聚合物電解液中；

施加電位，使犧牲金屬層中的犧牲金屬氧化為離子態，并進入導電聚合物電解液中的導電聚合物介質中，金屬離子與導電聚合物介質在加電狀態下在導電基體表面構筑形成導電凝膠軟界面。

優選地，所述導電聚合物電解液為濃度為0.01％～50％的PEDOT:PSS或PPy電解液；電沉積方式中采用恒電位沉積、恒電流沉積、循環伏安沉積、脈沖沉積中的任一種，沉積時間為0.5～10h。

優選地，所述恒電位沉積的電壓為0.01～10V；所述恒電流沉積的電流為0.05～50mA/cm²；所述循環伏安沉積電壓為0.01～0.85V，掃描速度為5～500mV/s；所述脈沖沉積的通斷比為(0.1～10s)：(0.01～1s)。

優選地，所述犧牲金屬層中的金屬為銅、鎂或鋁。