[发明专利]癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列及其制备方法

说明书

本公开提供了一种癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列及其制备方法，其癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列自下而上顺次包括：基底层、导电层和绝缘层；基底层和绝缘层为具有生物相容性的柔性材料，呈尖刀型轮廓；导电层包括：微电极阵列和焊盘；微电极阵列包括多个检测位点；多个检测位点纵向错位分布，纵向跨越海马脑区和皮层脑区；焊盘通过引线与微电极阵列连接；绝缘层覆盖引线，并暴露微电极阵列和焊盘。本公开利用柔性微纳电极阵列同时检测及调控跨海马与皮层脑区的单细胞动作电位信号、细胞群体场电位信号及实时波动的神经递质信号，有利于分析癫痫活动的时空扩散，实现癫痫灶的精准定位，从而指导手术规划与导航。

技术领域

本公开涉及生物传感器的微加工领域，尤其涉及一种癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列及其制备方法。

背景技术

癫痫是一种常见的神经系统疾病，表现为大脑反复出现异常放电并伴随强直性肢体抽搐和意识失常。由于癫痫的复杂机制，癫痫的检测和病灶定位仍是亟待解决的关键问题。

大脑皮层脑区和海马脑区是癫痫发作的关键病灶区。皮层脑区接收来自其他组织的信号，整合并传递信息到海马亚区；海马脑区负责认知、学习及记忆功能。其中神经元的电生理活动和电化学活动携带大量信息，并在癫痫发作期间呈现明显异常。在海马脑区中，神经信号从内嗅皮层的突触开始投射到齿状回(DG)的末端，再从DG区投射到CA3区，进而从CA3区投射到CA1区。与此同时与癫痫发作相关的兴奋性神经递质谷氨酸亦在DG、CA3及CA1海马亚区中释放，并在癫痫发作期间呈异常改变。因此，明确海马不同亚区神经电生理活动及电化学活动的变化，对于发现致痫灶至关重要。并且，皮层与海马在癫痫的起源与扩散中起重要作用，同时检测皮层和海马脑区的多维动态神经活动对于癫痫的诊断、病灶的精准定位以及脑功能网络的构建至关重要。

神经科学的最新传感技术是基于微电极阵列，可以将其植入到大脑深部，用以研究癫痫神经环路的相关机制。常用的刚性硅基电极与脑组织的杨氏模量相差较大，会对柔性脑组织造成一定损伤，引发炎症反应。并且，硅基电极脆性大易于损坏。因此，为了探测癫痫发作下海马与皮层的神经环路机制，实现对癫痫神经电生理及电化学活动的长期稳定检测，研制脑深部跨脑区柔性微纳电极阵列具有重大意义。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列及其制备方法，以解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列，包括：

基底层，为具有生物相容性的柔性材料，呈尖刀型轮廓；

导电层，形成于所述基底层上；所述导电层包括：

微电极阵列，所述微电极阵列包括多个检测位点；多个所述检测位点纵向错位分布，纵向跨越海马脑区和皮层脑区；以及

焊盘，通过引线与所述微电极阵列连接；以及

绝缘层，为具有生物相容性的柔性材料，呈尖刀型轮廓；所述绝缘层形成于所述导电层上；所述绝缘层覆盖所述引线，并暴露所述微电极阵列和所述焊盘。

在本公开的一些实施例中，所述检测位点的位点直径为5μm～30μm；相邻两个检测位点之间的间隔距离为100μm～200μm；所述尖刀型轮廓的尖针长度为6mm～8mm。

在本公开的一些实施例中，所述检测位点包括20个；所述检测位点四个为一组，包括3个电生理检测位点和一个电化学检测位点，纵向分布在海马脑区和皮层脑区；

所述海马脑区包括CA1海马亚区、DG海马亚区和CA3海马亚区。