[发明专利]一种柔性光纤及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种柔性光纤及其制备方法和应用，所述柔性光纤包括内芯以及包覆于所述内芯外侧的包覆层；所述内芯的材料为硅橡胶，所述包覆层的材料为凝胶聚合物。本发明通过双层结构的设计和材料的协同复配，显著提升了柔性光纤的弹性、韧性和柔性；同时，特定材料组成的双层结构能够改善柔性光纤的光传输性能，使透光率升高；所述柔性光纤兼具优异的机械性能、光传输性能和生物相容性，能够安全稳定地长期植入体内，充分满足了光遗传技术中的应用要求。

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种柔性光纤及其制备方法和应用。

背景技术

光遗传技术是最近十年间兴起的一项神经调控技术，由于其有非常高的时间特异性，因此在神经生物学领域得到了广泛的应用。光遗产技术的主要原理是采用基因技术将光感基因表达在特定类型的神经细胞中，使其在细胞膜上形成光敏感离子通道；这些离子通道在特定波长的光照刺激下会分别对阳离子或阴离子的通过产生选择性，从而造成细胞膜两边的膜电位发生变化，达到对细胞选择性地兴奋或者抑制的目的。为了在活体水平实现光遗传调控，人们通常通过埋植于体内的光学波导将特定波长的激光导入到目标位置。因此，光遗传技术的两大基础是光感基因技术和激光传导技术。

石英光纤或玻璃光纤具有非常高的透性，常常被用来进行激光传导。例如CN110559499A公开了一种可进行光遗传刺激的微透析探针，所述微透析探针包括光纤模块和透析模块，其中，光纤模块包括光纤连接头和石英光纤，透析模块包括探针壳体，探针壳体的头部通过限位块与光纤连接头连接，使光纤模块和透析模块相结合，实现了光遗传刺激和微量渗析这两种操作的同步进行，能够实时同步地检测光波激活特定神经元后带来的分子水平变化。但是，石英光纤或玻璃光纤的模量高，在中枢部位中，由于有颅骨的支持，大脑内的各个位置基本保持固定，因此石英光纤或玻璃光纤的使用十分广泛。但是在外周神经部位，由于外周神经较纤细，而且位置深，穿行复杂，恩多神经没有依附骨骼行走，因此石英光纤或玻璃光纤很难固定照射到某一特定点位，特别是在自由活动的动物体内，石英或玻璃光纤的应用受到了极大的限制。

CN111939472A公开了一种颅内刺激记录系统，包括柔性光纤、激光器和柔性深部脑电极，柔性光纤与激光器连接，柔性深部脑电极通过夹具固定于柔性光纤上。该系统将柔性深部脑电极附着于柔性光纤的表面，以激光器作为光源，可以集光脉冲神经刺激与神经电生理信号采集功能于一体，同时实现光遗传学兴奋和抑制，避免采用LED芯片发热对脑组织造成的伤害；采用蚕丝蛋白作为柔性深部脑电极的衬底层、绝缘层和封装层的主要材料，并结合柔性光纤材料，可改善植入器件对脑组织的机械顺应性，减少器件植入后长期在体所引发的神经炎症。但是，目前的柔性光纤只能克服柔性和形变的问题，在弹性和透光性方面的表现欠佳，不利于植入体内的激光传导；而且，柔性光纤在植入动物体内后，很容易受到动物活动的拉伸，造成刺激位点的改变。

因此，开发一种具有优异的弹性、柔性和透光性的柔性光纤，以满足光遗传技术中的应用要求，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种柔性光纤及其制备方法和应用，所述柔性光纤具有双层结构，通过内芯与包覆层的结构设计和材料的复配，使其具有优异的弹性和柔性，同时能够提高光传输的效率，透光性高，生物相容性好，能够充分满足光遗传技术中的应用需求。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种柔性光纤，所述柔性光纤包括内芯以及包覆于所述内芯外侧的包覆层；所述内芯的材料为硅橡胶，所述包覆层的材料为凝胶聚合物。