[发明专利]一种基于含流体通道弹性印章的可延展柔性电极转移方法

说明书

本发明公开了一种基于含流体通道弹性印章的可延展柔性电极转移方法，首先将弹性印章压覆在可延展柔性电极上方，并向流体通道内注入水溶性快速降解材料溶液；然后加热烘干溶液，可延展柔性电极被弹性印章从玻璃基底上粘附抬起；接下来利用微动平台将底面粘附有可延展柔性电极的弹性印章转移至目标脑区上方，并向流体通道内注入人工脑脊液，使降解材料逐步溶解；最后待降解材料完全溶解，弹性印章与可延展柔性电极分离，使可延展柔性电极稳定贴附在大脑皮层表面。该方法对于准确获取目标脑区坐标的稳定皮层脑电信号，具有非常重要的实用价值和创新意义，可有效解决目前电极点离散化可延展柔性电极贴附操作难度大，电极点相对位置不易控制的问题。

技术领域

本发明属于生物医学工程技术领域，具体涉及一种可延展柔性电极转移方法。

背景技术

微机电系统(MEMS)技术和柔性电子技术的发展与融合，为高精度脑科学研究工具的开发提供了重要保障。其中，皮层脑电极作为极为重要的一类，为改善电极与沟回状皮层表面的贴合程度，常使用柔性聚合物衬底的条状电极或格栅状电极。然而，由于高频血管和低频呼吸脉动组合构成的微动，以及由身体运动引起的大脑运动，对于电极的顺应性提出了更高的要求。

柔性聚合物衬底电极的机械加工性能好，目前是实现高精度和高密度电极的主流方案。为了进一步提高柔性聚合物衬底电极随脑组织微动的顺应性，可通过离散化和可延展结构设计实现。然而，离散化和可延展结构容易造成丝状或条带状独立电极之间相对位置错乱，尤其在植入过程中增大了操作难度。因此，开发可延展柔性皮层脑电极的高精度转移方法，保证植入位置精度具有重要意义。

现有技术中，美国伊利诺伊香槟分校Kim D H,Viventi J等人在Naturematerials,2010,9(6):511-517撰文“Dissolvable films of silk fibroin forultrathin conformal bio-integrated electronics”，将厚度仅2.5微米的网状聚酰亚胺衬底柔性皮层脑电极结合在流延干燥制备的丝素蛋白膜上，整体转移到猫的大脑皮层表面，再将丝素蛋白膜溶解，从而使电极共形贴附在皮层表面。丝素蛋白作为临时硬化层，可以使电极在转移过程中处于平整状态，但要保证精准转移到目标皮层坐标，仍然存在一定难度。

中国南方科技大学Huang J,Wang L等人在Advanced Functional Materials,2020,30(23):2001518撰文“Tuning the rigidity of silk fibroin for the transferof highly stretchable electronics”，采用了一种刚度可变、钙离子掺杂的丝素蛋白材料作为印章，在低湿度条件下(相对湿度在33％-49％范围)，印章材料的弹性模量保持在100MPa至1.84GPa，进行柔性电子材料的转移；剥离后再把丝素蛋白置于高湿度的环境中，使它发生软化，其弹性模量降为0.1MPa至2MPa，和皮肤相当，可直接用作表皮电极。然而该方法通过丝素蛋白软化并将其作为可拉伸衬底，会对图形化导电材料本身形成约束，不利于离散图形化导电材料与大脑皮层沟回保形接触，同时也存在转移精度的问题。

CN109645991A公开了一种智能颅内皮质电极及其精确采集皮质脑电的方法，在“梳状”柔性基底的“梳背”处连接，在“梳齿”处分离，将电极点分布在平行的几条柔性基底上，采用直接转移贴附，再通过智能电极接触状态检测器实时检测电极放置状态，提示医生发现未放置好的电极以便及时调整，说明该电极转移位置精度不高，同时梳状电极只有柔性，而不具备延展能力。

CN110251125 A公开了一种柔性可拉伸神经电极及其制备方法和应用，包括柔性高分子材料、嵌于所述柔性高分子材料的液态金属电极以及绝缘材料，具有拉伸性能，但是柔性高分子衬底仍然是一整片，电极点之间受到衬底约束，不利于保证整体与大脑皮层沟回保形接触，同时没有提及转移电极至神经组织的方法和精度问题。