[发明专利]一种蚕丝微针电极及其制备方法

说明书

一种蚕丝微针电极，包括蚕丝微针本体和附着于所述蚕丝微针本体表面的银纳米线，所述蚕丝微针本体包括基底部和凸出于所述基底部的针状部。此蚕丝微针电极具有方阻低，采集信号灵敏度高，强度高和生物相容性好的特点。此外本发明还涉及一种蚕丝微针电极的制备方法，包括：制备蚕丝溶液；化学合成银纳米线；用微模板法制备PDMS阴模板；将银纳米线附着PDMS阴模板，得到Ag‑PDMS阴模板；将蚕丝溶液倒入Ag‑PDMS阴模板中，晾干得预电极；退火处理预电极，制得蚕丝微针电极。其制备工艺简单，成本低，易于批量生产，在生物医疗，生理电信号检测方面有着广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及生物医用电极领域，且特别涉及一种蚕丝微针电极及其制备方法。

背景技术

生物电是生物体的最基本的生理现象，各种生物电位的测量都需要使用生物医用电极。皮肤和黏膜及其分泌物构成了人体的第一道防线，皮肤表皮层中的角质层(厚度一般为10～15μm)具有很高阻抗，不利于电生理信号的检测。由于电生理信号很微弱，所以角质层的高阻抗直接性导致测试的电化学噪音大，对电生理信号检测产生干扰。

目前传统的湿电极由于不能穿透皮肤角质层，所以不仅会有噪音干扰还需要测试前的皮肤准备及导电凝胶的辅助。相比其他电极，微针阵列干电极通过刺穿皮肤角质层测量生理电信号，能够有效解决角质层高阻抗带来的干扰，相比于以及普遍使用的银/氯化银湿电极，微针干电极还具有测电生理信号时不需要电解凝胶及皮肤准备、使用方便并且检测噪音更小、质量高，对皮肤无创伤的特点。

中国专利CN103263727A发明了金属微针阵列衬底内镶入金属片的微针阵列电极，其在金属微针的背面或侧面设置有与外接导线相接的接口，该专利可以实现此微针阵列电极的批量生产，而且电极外表美观，结构坚固，但是金属微针的生物相容性不是很好，且制备工艺略复杂，成本较高。还有中国专利CN103908240A发明了一种人体电信号检测用电极片，此电极片包括了背衬、导电扣、电极芯片和导电胶以及微针电极，相对于其他湿电极片它具有可以刺穿表皮高阻抗的油脂，从而不需要在使用前对皮肤进行砂磨处理，减小了皮肤损伤，同时增加了检测信号质量，但是此电极片结构复杂，还需要导电胶，制作成本高。又如中国专利CN106983507A发明了一种用于人体电信号测量的柔性微电极阵列，先在柔性基底上制备导电涂层，再在导电涂层上通过磁牵引技术形成微针电极阵列，固化所述微针电极阵列，最后磁控溅射一层均匀的金属。此微针电极阵列易于批量生产，可穿戴。但是该专利加工流程较复杂，且成本高，而且不能实现测电信号同时载药。

因此，研究制造出一种低成本、低阻抗且生物相容性好的生物医用电极，对提高生物电采集和测量精度和稳定性具有重要作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蚕丝微针电极，此蚕丝微针电极测试灵敏度高、具有低阻抗和良好的力学强度和生物相容性。

本发明的另一目的在于提供一种蚕丝微针电极的制备方法，其制备过程简单、成本低且易于批量生产。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种蚕丝微针电极，包括蚕丝微针本体以及附着于所述蚕丝微针本体表面的银纳米线，所述蚕丝微针本体包括基底部和凸出于所述基底部的针状部。

进一步地，在本发明较佳实施例中，所述蚕丝微针本体的成分包括丝素蛋白，所述丝素蛋白选自家蚕丝、柞蚕丝中、蓖麻蚕丝中的一种，所述针状部的高度为200-900μm。

进一步地，在频率大于2Hz的情况下，所述蚕丝微针电极的阻抗小于1.95kΩ。

本发明提出一种蚕丝微针电极的制备方法，其包括：

1)制备蚕丝溶液；

2)化学合成银纳米线；

3)将PDMS倒入已准备好的微针模板，利用微模板法制备PDMS阴模板；