[发明专利]可植入的柔性微电极阵列及其制备方法

说明书

本发明提供了一种可植入的柔性微电极阵列，其包括：柔性聚合物衬底，所述柔性聚合物衬底上设置有用于容纳电极的位点凹坑；设置于所述位点凹坑中电极，所述电极包括第一金属层和第二金属层；覆设于所述柔性聚合物衬底上的光滑注液多孔表面层；其中，所述光滑注液多孔表面层包括：形成在所述第二金属层表面的第一纳米锥结构、形成在所述柔性聚合物衬底表面的第二纳米锥结构以及注入到所述第一纳米锥结构和所述第二纳米锥结构的孔隙中的润滑剂。本发明还提供了一种如上所述的柔性微电极阵列的制备方法。本发明的柔性微电极阵列降低了植入电极对胶质细胞的吸附能力，通过减少星形细胞和小胶质细胞在植入电极上粘附来提高植入电极的稳定性。

技术领域

本发明属于生物医学工程技术领域，具体涉及一种可植入的柔性微电极阵列及其制备方法。

背景技术

神经修复装置可以恢复患者的受损伤和受病理影响的功能，如神经紊乱、感觉丧失、截肢和脊髓损伤。通过脑-机接口(BCI)设备恢复大脑的通讯和神经修复也很重要，BCI需要植入柔性微电极阵列(fMEA)来接收和传输大脑的神经电信号。

植入柔性微电极阵列的如何保持长期使用的稳定性是一个重要问题。人脑的中枢神经系统(CNS)由神经元和胶质细胞组成，神经元占据了中枢神经系统的一半，其余为胶质细胞，胶质细胞支持大脑的自然稳态以保持神经元的生物活性。当植入电极植入脑内时，血脑屏障(BBB)被破坏，并在电极植入皮质组织后出现一系列炎症反应，进一步地，血清蛋白(包括白蛋白和纤维连接蛋白)的流入激活了附近胶质细胞的炎症反应。胶质细胞由星形胶质细胞和小胶质细胞组成，它们在植入部位周围活跃，极易吸附在植入电极上，电极植入6-8周后，小胶质细胞分裂并迁移到释放促炎细胞因子的位置，最终转化为致密的胶质瘢痕(厚度几百微米)。神经元的退化是由急性和慢性炎症反应引起的，这些反应最终会阻断神经通讯通路上的血管，中枢神经系统具有中枢防御机制，在发生炎症反应时启动植入界面周围的小胶质细胞以恢复损伤，中枢神经系统也会在植入部位附近的最初几天内启动星形胶质细胞来愈合伤口。由于神经胶质瘢痕，植入电极与中枢神经组织之间的界面位置严重受损，失去电耦合，导致植入电极的记录/刺激功能严重退化，最终失效。

如何减少星形细胞和小胶质细胞在植入电极上粘附，以减少植入电极周围的瘢痕形成从而提高植入电极的稳定性是需要解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明提供一种可植入的柔性微电极阵列及其制备方法，以降低植入电极对胶质细胞的吸附能力，通过减少星形细胞和小胶质细胞在植入电极上粘附来提高植入电极的稳定性。

为实现上述发明目的，本发明的一方面是提供了一种可植入的柔性微电极阵列，其包括：

柔性聚合物衬底，所述柔性聚合物衬底上设置有用于容纳电极的位点凹坑；

设置于所述位点凹坑中电极，所述电极包括第一金属层和第二金属层；

覆设于所述柔性聚合物衬底上的光滑注液多孔表面层；其中，

所述光滑注液多孔表面层包括：形成在所述第二金属层表面的第一纳米锥结构、形成在所述柔性聚合物衬底表面的第二纳米锥结构以及注入到所述第一纳米锥结构和所述第二纳米锥结构的孔隙中的润滑剂。

具体地，所述第一纳米锥结构和所述第二纳米锥结构的高度分别为100nm～300nm。

具体地，所述第一金属层的材料为Ti，所述第二金属层的材料为Pt，所述润滑剂为硅油。

具体地，所述第一金属层的厚度为10nm～25nm，所述第二金属层的厚度为100nm～400nm。

具体地，所述柔性聚合物衬底的厚度为5μm～15μm。

具体地，所述柔性聚合物衬底的材料为PI。

本发明还提供了一种如上所述的可植入的柔性微电极阵列的制备方法，其包括：