[发明专利]一种柔性离体微沟道微电极阵列集成芯片及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种柔性离体微沟道微电极阵列集成芯片及其制备方法和用途，所述集成芯片包括：柔性基底、微电极、引线、多个焊盘和绝缘层；其中，多个所述微电极以阵列形式植于所述柔性基底上并突出于所述柔性基底的上表面；所述微电极均通过引线连接到处于所述柔性基底边缘的多个焊盘；所述引线的表面覆盖有绝缘层；所述柔性基底内设有微沟道，所述微沟道的第一端口位于所述柔性基底的上表面，与外界连通，第二端口位于所述柔性基底的侧面，与外界连通。本发明集成芯片集成了离体多通道记录电生理信号、多位点给药刺激功能，生物相容性好、性能稳定、重复性好、使用方便。

技术领域

本发明涉及生物传感器的微加工技术领域，尤其涉及一种柔性离体微沟道微电极阵列集成芯片及其制备方法和用途。

背景技术

长期以来，针对离体神经电生理检测的电极，主要是基于玻璃微电极的电压钳、膜片钳。这些手段使得人们在微观上对细胞膜离子通道以及神经细胞放电幅频特征有了较深入的了解。但这些传统电极存在两个共同缺陷，一是检测过程中需要对神经元细胞进行穿刺，这样会不可避免地改变细胞的电特性，以及缩短细胞的寿命，不利于长期检测；二是难以一次性对许多神经元同时成功穿刺，所以也不能对整个神经元网络中的群体神经细胞进行同时检测。在深入研究神经网络特性、神经信息编码传递、神经突触发育过程时，经常需要对多个神经细胞进行长达几天甚至几个星期的同步检测，以获取大量样本信息。传统玻璃微电极显然已不能满足这样的需求，相关研究工作也受到了很大的制约。

随着20世纪微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)的蓬勃发展，以及生物微机电系统(BioMEMS)领域新思路的不断涌现，离体神经信息检测器件的结构与功能实现了质的飞跃。平面微电极阵列(Micro-electrode Array，MEA)是一种离体神经信息记录技术，被Thomas和Gross等介绍进神经科学领域的研究，应用于脑片记录已经超过20年时间。MEA技术为神经电生理研究提供了一种新的手段，它可以同时记录脑切片上多个位点的电信号，在研究脑区神经元的网络信息传播时空特性以及编码机制也具有优势。目前，德国Multichannel Systems公司生产的微电极阵列已经商业化，相关应用也形成一定规模。但是这种商业化微电极阵列无法实现局部给药刺激，只能对脑片进行整体灌流。而在脑片检测过程中，局部给药刺激后观察其他区域神经元电信号发放的规律变化可进一步了解神经元网络的结构功能。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种柔性离体微沟道微电极阵列集成芯片，实现离体多通道记录电生理信号和多位点给药刺激。

为达此目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种柔性离体微沟道微电极阵列集成芯片，包括：柔性基底、微电极、引线、多个焊盘和绝缘层；

其中，多个所述微电极以阵列形式植于所述柔性基底上并突出于所述柔性基底的上表面；所述微电极均通过引线连接到处于所述柔性基底边缘的多个焊盘；所述引线的表面覆盖有绝缘层；

所述柔性基底内设有微沟道，所述微沟道的第一端口位于所述柔性基底的上表面，与外界连通，第二端口位于所述柔性基底的侧面，与外界连通。

本发明所述的“包括”，意指其除所述构造外，还可以包括其他构造，这些其他构造赋予所述柔性离体微沟道微电极阵列集成芯片不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。

利用本发明集成芯片对离体组织进行检测的过程示例为：多通道微电极记录脑切片上多个位点的神经电生理信号的同时，通过微孔道对脑切片进行局部或多位点给药刺激，观察不同条件下神经元编码情况。

本发明提供了一种新型的柔性离体微沟道微电极阵列集成芯片，集成了离体多通道记录电生理信号、多位点给药刺激功能，生物相容性好、性能稳定、重复性好、使用方便。