[发明专利]基于液态金属微流道的注射式微针电极及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于液态金属微流道的注射式微针电极及其制备方法，所述注射式微针电极包括柔性聚合物微针管(1)、柔性聚合物微流道(2)、液态金属(3)、金属连接片(4)、硅胶软管(5)和微注射泵(6)等部分。本发明兼顾液态金属在流动性和导电性方面的优势，首次将其用于注射式微针电极的制备，而且柔性聚合物微流道的应用为注射式微针电极阵列的制备提供便利，可以实现对多个位点的生理信号检测和电刺激。本发明采用微注射泵的方式将液态金属注射到微流道中，最终进入微针管内形成液态金属微电极或电极阵列，相比于传统的固体金属微针电极具有柔性高、可注射以及制作工艺简单，成本低廉等优点。

技术领域

本发明涉及医用材料领域，具体地说，涉及一种基于液态金属微流道的注射式微针电极及其制备方法。

背景技术

中枢神经系统是人体中最复杂的生理系统之一，承载着多种重要的生理功能。一方面，人们对神经系统的研究往往通过检测中枢神经系统的生理电信号，从而进一步推断神经系统的各种行为；另一方面，对神经系统施加特定的电刺激信号可以对神经系统进行调控，用以治疗相关的神经系统疾病，例如，对大脑深部进行电刺激在一定程度上可以减轻帕金森病甚至是阿尔茨海默病的症状。近些年来，随着人们对脑科学认识的加深以及电子技术的进步，通过人造电子神经植入物治疗中枢神经系统疾病的方法开始在生物医学领域得到广泛应用。对中枢神经系统的电刺激往往需要多根电极组成的微电极阵列，而对于脑深部的神经电刺激则需要微针电极阵列。

目前的微针电极阵列多采用微加工技术在硅板表面刻蚀出相应的微针电极，或将极细的金属丝固定在硅板上作为微针电极。随着研究的深入，人们发现直接将电极植入人体内在短时间内具有很好的使用效果，但是随着时间的推移，电极会逐渐失去作用。有研究表明，造成这种现象的主要原因在于脑组织对植入物的免疫反应。一方面是电极材料本身与脑组织之间存在免疫反应；另一方面是电极在插入脑部的过程中对脑组织造成机械性损伤。为解决上述问题，目前的研究重点在于改善微针电极机械性能，采用柔性电极材料取代传统的坚硬金属丝，如高分子导电材料等。而且，中枢神经系统植入物一般通过手术植入人体，而电极的取出则需要进行二次手术，容易造成二次伤害。此外，用于神经信号检测或电刺激的电极往往采用铂金一类的贵金属材料，因而成本较高，且造成资源的浪费。

液态金属是一类熔点较低的金属或合金，如常见的金属汞。金属汞具有很强的毒性，因而很难应用于生物医学领域。其他类型的液态金属，如镓基合金和铟基合金等材料在常温下也可以保持液态，而且具有金属的导电性和导热性，重要的是，此类合金生物毒性较低，可以用于生物医学领域，例如有研究将铋铟锡合金用于制造新型的合金骨水泥，将液态金属用于断裂外周神经的重新连接等。

发明内容

本发明针对目前微针电极存在的问题和不足，提出了一种基于液态金属微流道的注射式微针电极及其制备方法。

为了实现本发明目的，本发明提供的基于液态金属微流道的注射式微针电极，包括柔性聚合物微针管1、柔性聚合物微流道2、液态金属3、金属连接片4、硅胶软管5和微注射泵6；

所述柔性聚合物微针管1呈圆锥形，沿其中轴线是内径为1-500微米的空心圆管，将其尖端作为电极端，另一端为非电极端；

所述柔性聚合物微流道2与所述柔性聚合物微针管1垂直连接，所述柔性聚合物微流道2是指内部设有一条通道的长方形硅片，硅片厚度为1-2mm，该通道的一个端口设置在所述长方形硅片的横截面中央，在该端口内插入所述硅胶软管5，通过硅胶软管与所述微注射泵6连接；该通道沿着与所述长方形硅片长边平行的中轴线设置，通道的另一端与所述柔性聚合物微针管1的空心圆管连通；

所述金属连接片4呈U形，位于所述柔性聚合物微流道2和所述硅胶软管5的接口处，一端插入微流道内，另一端暴露在微流道的硅片表面，用于与检测仪器相连；

所述微注射泵6内填充液态金属3，使用时将液态金属3通过硅胶软管5注射到柔性聚合物微流道2内，再由微流道进入柔性聚合物微针管1内，最终到达顶端，形成电极端。