[发明专利]一种纳米材料修饰的神经电极及制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米材料修饰的神经电极及制备方法，制备方法为：对神经电极的记录位点表面进行粗糙化处理及清洗，干燥得到工作电极，以浓度0.5‑10mg/mL的纳米材料水溶液为电沉积工作液放入电解池中，对神经电极的记录位点进行表面修饰，选择电化学沉积方式进行沉积，沉积层数1‑10层，获得一种纳米材料修饰的神经电极。本发明的方法，利用纳米材料对神经电极记录位点进行修饰，除了将纳米材料本身的物化特性引入电极界面外，还使电极表面具有可控的微纳米结构从而拥有大的有效反应面，提高神经电极的电化学性能及检测灵敏度。

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种纳米材料修饰的神经电极的制备方法。

背景技术

神经电极是脑-机接口的核心设备单元，作为神经系统疾病的诊断工具，通过记录和调控神经电活动被广泛应用于神经科学。大多数中枢神经系统性疾病，如脑卒中、帕金森病和癫痫，都与异常的大脑循环活动密切相关，需要灵敏且生物相容的神经电极来进行及时诊断和治疗。尽管目前在神经电极领域有重大突破性发现和技术创新，但现有临床金属电极仍面临生物相容性、采集灵敏度以及长期稳定性等一系列重大挑战和局限性。一方面，脑电信号十分微弱但噪声背景较强，且信号频带较宽，极易受到50Hz工频及高频电磁的干扰。临床的金属电极受限于电子转移速度慢及电荷注入能力有限等问题，组织-电极界面阻抗较高导致神经记录的信噪比和灵敏度低。另一方面，传统植入式神经电极主要为杨氏模量约10²GPa的刚性金属，如钨、铂、铱、金等，相比于杨氏模量为1kPa的柔软脑组织，电极-组织之间的界面存在严重的机械失配现象，从而诱发一系列炎症反应。严重时将记录位点与神经元分离并诱发神经元死亡，降低神经记录信噪比，阻止有效的神经刺激。

神经电极既要保证电极-组织界面的阻抗足够低，又要使其尺寸足够小以保证对目标组织电信号的精确提取，同时减少组织损伤，但尺寸的降低又会引起阻抗的大幅度增加。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种提高神经电极生物相容性、采集灵敏度以及长期稳定性，在保持神经电极原有空间选择性的前提下，使阻抗降低的纳米材料修饰的神经电极。

本发明的第二个目的是提供一种纳米材料修饰的神经电极的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种纳米材料修饰的神经电极的制备方法，包括如下步骤：

(1)对神经电极的记录位点表面进行粗糙化处理，用去离子水冲洗，依次放入丙酮、无水乙醇中超声清洗，干燥；

(2)将步骤(1)获得的电极为工作电极，以铂电极作为对电极，以Ag/AgCl作为参比电极，接入电化学工作站中，以浓度0.5-10mg/mL的纳米材料水溶液为电沉积工作液放入电解池中，进行沉积，沉积层数1-10层，对神经电极的记录位点进行表面修饰；

(3)用聚酰亚胺或聚对二甲苯对除了记录位点外的神经电极的其它部分进行绝缘处理，获得一种纳米材料修饰的神经电极。

纳米材料优选二维纳米材料、纳米团簇或单原子材料。

二维纳米材料的材质优选为石墨烯，MoS₂或MoTe₂。

纳米团簇优选为Au纳米团簇，Ag纳米团簇，Mn纳米团簇或Pt纳米团簇。

单原子材料优选为MN₄，所述MN₄中的M为Fe、Cu、Rh、V、Pd、Pt、Ni、Mn、Zn、Ru、Ir、Cr、Zr、Mo、Re、Au、Cd、Tb、W、Ce或Co。

沉积的方式为恒电流沉积、恒电压沉积或多电位阶跃沉积。

恒电流沉积的参数为沉积电流0.01-1mA，共沉积时间为120-1200s。