[发明专利]一种无源型柔性视网膜假体及其制备方法

说明书

本发明属于可植入生物电子器件相关技术领域，其公开了一种无源型柔性视网膜假体及其制备方法，所述视网膜假体包括柔性基底、设置在所述柔性基底上的第一封装层及设置在所述第一封装层远离所述柔性基底的表面上的功能层，所述功能层包括光吸收层，所述光吸收层的组成材料掺杂有硅纳米颗粒；所述柔性基底或者所述功能层形成有亚微米级微孔阵列结构。本发明利用光吸收能力良好的微孔结构及硅纳米颗粒的表面等离子体激发效应来提高光吸收率及光电转换效率，灵活性较好，适用性较强。

技术领域

本发明属于可植入生物电子器件相关技术领域，更具体地，涉及一种无源型柔性视网膜假体及其制备方法。

背景技术

人类从周围环境获取信息时，90％的信息是通过眼睛获取的，但是视网膜病变或者视网膜退化导致的失明，如色素性视网膜炎(retinitis pigmentosa，RP)和黄斑退化(age-related macular degeneration，AMD)，一般无法通过药物与外科手术治疗。视网膜退化或者感光细胞病变导致的失明不会影响视网膜神经节细胞通过视觉通路传递信号，因此可植入人工视网膜刺激神经细胞以恢复部分视觉能力。

其中，根据刺激电极的植入位置不同，人工视网膜主要分为两种：一种是视网膜上假体(epiretinal prosthesis)，一般为有源型器件，包括植入设备(电极阵列、电池和无线天线等)和外部设备(含有内置摄像头、无线电发射器和视频处理单元)，外部设备将视觉信息解析为电信号并无线传输给植入电极阵列，进而直接刺激神经节细胞；另一种是视网膜下假体(subretinal prosthesis)，假体置于色素上皮层与视网膜感觉层之间，电刺激信号要经过双极细胞(bipolar cells)再传输给神经节细胞。视网膜下假体可分为有源型和无源型。通常，有源型下假体包括图像采集处理装置、数据及能量传输部分以及电极控制器等。近年来，德国视网膜下假体“Alpha-IMS”电极阵列芯片在临床上已经证明了失明患者可以重获部分视力，但是有源型设备需要外接供能单元和无线传输控制，设备复杂，电极密度低，且存在信号串扰、产热较多、封装困难、手术难度高等问题。无源型下假体无需上述复杂结构，一般利用微型光电二极管阵列(micro-photodiode array，MPDA)来替代感光细胞，直接将光信号转化为电信号并刺激视网膜神经节细胞，具有设备简单、成本低、稳定性高等优势，被视为人造视网膜的理想解决方案。但是，目前的无源型视网膜器件面临光电转换效率低、分辨率低、日光下难以达到神经细胞刺激阈值、视网膜假体寿命短等问题。相应地，本领域存在着发展一种光电转换效率较高的无源型柔性视网膜假体及其制备方法的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种无源型柔性视网膜假体及其制备方法，其基于现有视网膜假体的工作特点，研究及设计了一种光电转换效率较好的无源型柔性视网膜假体及其制备方法。所述视网膜假体将亚微米微孔阵列结构引入到基底层或者功能层，并在光吸收层掺杂硅纳米颗粒，利用光吸收能力良好的微孔阵列结构和硅纳米颗粒的表面等离子体激发效应来提高光吸收率与光电转换效率，并首次将光电转换能力较强的钙钛矿材料作为光吸收层，在一定程度上解决了目前视网膜假体光电转换效率低的难题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种无源型柔性视网膜假体，所述视网膜假体包括柔性基底、设置在所述柔性基底上的第一封装层及设置在所述第一封装层远离所述柔性基底的表面上的功能层；

所述功能层包括光吸收层，所述光吸收层的组成材料掺杂有硅纳米颗粒；所述柔性基底或者所述功能层形成有亚微米级微孔阵列结构，由此所述视网膜假体利用微孔阵列结构和硅纳米颗粒来提高光吸收率与光电转换效率。

进一步地，所述硅纳米颗粒的直径约为10nm～20nm；所述亚微米级微孔阵列结构呈蜂窝状排列。