[發明專利]單細胞水平腦功能定位的微納電極陣列芯片及其制備方法

有效

• 申請號: 202011521981.6
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112716497B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 張禹;蔡新霞;宋軼琳;徐聲偉;謝精玉;肖桂花;何恩慧;王蜜霞;邢宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: A61B5/294
• 分類號: A61B5/294;A61B5/388;A61B5/1473
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 鄢功軍

本公開提供一種單細胞水平腦功能定位的微納電極陣列芯片，包括：為剛性絕緣材料的襯底層，制備于上述襯底層上方，用于通過設置的檢測位點及電極檢測神經電生理信號和神經電化學信號，并將檢測到的神經電生理信號和神經電化學信號實時傳遞給后端采集儀器的導電層，以及形成于所述導電層上方的絕緣層；本公開還提供一種所述的單細胞水平腦功能定位的微納電極陣列芯片的制備方法；及本公開還提供一種所述的單細胞水平腦功能定位的微納電極陣列芯片的使用方法。

技術領域

本公開涉及微機電系統技術領域，尤其涉及一種單細胞水平腦功能定位的微納電極陣列芯片及其制備方法。

背景技術

準確的腦靶區定位是決定手術最終效果的關鍵性因素。然而，腦立體定位儀本身的精度、顱內空氣的流動、術中腦脊液的損耗都會導致腦組織移位。如何實現腦靶區精準功能定位成為提高施術成功率的關鍵。

人類腦內含有多個功能性核團，各核團相互依存、共同協作構成豐富而又復雜的神經網絡。功能定位過程中，空間分辨率的大小決定著靶區定位的精準度，空間分辨率越高，區分的信息單元越小，神經信息描述地越詳細。隨著微機電系統(MEMS)技術的不斷發展，工藝流程的不斷成熟，神經信息檢測芯片日益優化。美國密西根大學基于MEMS技術制備出檢測位點直徑為20μm的微納電極陣列，用于在體神經信息檢測，然而，由于檢測位點尺寸較大，空間分辨率仍處于多細胞水平，不利于靶區的精準功能定位。德國海因里希·海涅大學研制出檢測位點直徑為4μm的單通道電極，然而，由于通道數較少，缺少對比通道，不利于排除信息的偶然性。因此，亟需能夠實現腦靶區精準功能定位的多通道單細胞水平檢測工具，但這也對神經信息檢測芯片的加工工藝提出挑戰。

發明內容

(一)要解決的技術問題

基于上述問題，本公開提供了一種單細胞水平腦功能定位的微納電極陣列芯片及其制備方法，以期解決上述提及的技術問題中的至少之一。

(二)技術方案

本公開提供一種單細胞水平腦功能定位的微納電極陣列芯片，包括：

襯底層，為剛性絕緣材料；

導電層，制備于上述襯底層上方，用于通過設置的檢測位點及電極檢測神經電生理信號和神經電化學信號，并將檢測到的神經電生理信號和神經電化學信號實時傳遞給后端采集儀器；以及

絕緣層，形成于所述導電層上方。

在本公開實施例中，所述導電層包括：設置有神經信息檢測位點的尖端、電極、設置有焊點的焊盤、及將所述神經信息檢測位點與其相對應所述焊點一一相連接的檢測位點引線、及將所述電極與其相對應所述焊點一一相連接的電極引線。

進一步地，所述電極包括：第一神經電生理信號檢測參比電極、第二神經電生理信號檢測參比電極、第三神經電生理信號檢測參比電極及神經電化學信號檢測對電極。

在本公開實施例中，所述檢測位點包括：

神經電化學信號檢測位點，對其進行納米材料和聚合物抗干擾離子膜的修飾，用于對神經遞質進行檢測，獲得神經電化學信號；

神經電生理信號檢測位點，對其進行納米材料修飾，用于對神經細胞放電信號進行檢測，獲得神經電生理信號。

進一步地，所述神經遞質為多巴胺、尿酸、抗壞血酸、五羥色胺、去甲腎上腺素、谷氨酸中的任意一種及其組合。

進一步地，對所述神經電化學信號檢測位點的修飾為，在所述神經電化學信號檢測位點涂覆Nafion陽離子交換膜，以阻止陰離子干擾物對電極檢測造成干擾。

進一步地，能夠實現8個神經電化學信號檢測位點和24個神經電生理信號檢測位點，共32個檢測位點同時工作。