【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于材料領(lǐng)域，涉及一種二維材料修飾的神經(jīng)電極及制備方法。
技術(shù)介紹
1、神經(jīng)電極是用于記錄和激活神經(jīng)元活動的關(guān)鍵工具，在神經(jīng)科學(xué)、神經(jīng)調(diào)控治療和腦機接口等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。這些電極植入到神經(jīng)組織中，記錄神經(jīng)信號并探究神經(jīng)系統(tǒng)功能。在科學(xué)研究中，它們有助于理解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、神經(jīng)疾病機制和治療方法；在臨床上，可治療帕金森病、癲癇等神經(jīng)系統(tǒng)疾病；在工程領(lǐng)域，應(yīng)用于腦機接口和神經(jīng)假肢等技術(shù)，幫助恢復(fù)運動功能和溝通能力。因此，神經(jīng)電極在多個領(lǐng)域為人類健康和技術(shù)發(fā)展提供支持。在過去的幾十年里，神經(jīng)電極的設(shè)計和制造已經(jīng)取得了重大進展。傳統(tǒng)的神經(jīng)電極通常由金屬材料(如鉑、鎢、銀等)制成，但這些材料存在電極與組織的相容性差、阻抗高、長期穩(wěn)定性差等限制，難以用于慢性刺激和長期記錄。因此，新的材料和制備技術(shù)亟待探索，以改善神經(jīng)電極的性能和應(yīng)用。
2、二維材料因其優(yōu)異的電化學(xué)特性、高表面積和良好的生物相容性引起了廣泛關(guān)注。然而，目前尚無關(guān)于二維材料修飾神經(jīng)電極的報道。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可用于慢性刺激和長期記錄的二維材料修飾的神經(jīng)電極。
2、本專利技術(shù)的第二個目的是提供一種二維材料修飾的神經(jīng)電極的制備方法。
3、本專利技術(shù)的技術(shù)方案概述如下：
4、一種二維材料修飾的神經(jīng)電極的制備方法，包括如下步驟：
5、1)對直徑為10-200微米的金屬絲表面用砂紙打磨進行粗糙化處理，用去離子水沖洗，依次
6、2)將所述神經(jīng)電極基底浸于所述絕緣材料溶液中，取出，干燥，或用絕緣材料溶液涂覆于所述神經(jīng)電極基底表面，干燥；
7、3)在步驟2)獲得的外表面設(shè)置有絕緣材料的神經(jīng)電極基底的近一端處，沿垂直于所述外表面設(shè)置有絕緣材料的神經(jīng)電極基底的長軸方向截斷，得到帶有一個截斷面的神經(jīng)電極，所述截斷面為記錄位點；
8、4)將步驟(3)獲得的神經(jīng)電極作為工作電極，鉑電極作為對電極，ag/agcl作為參比電極，接入電化學(xué)工作站中，在電解池中加入濃度為0.05-5mg/ml的二維材料水溶液作為電沉積工作液，沒過所述記錄位點，通過電化學(xué)沉積，使二維材料均勻地沉積在記錄位點表面，用去離子水沖洗，干燥，獲得一種二維材料修飾的神經(jīng)電極。
9、優(yōu)選地，金屬為金、銀、銅、鉑、鎢、銥、鉭、鎳、鈀、鉻、鈮、銦、鉑銥合金、鎳鈦合金、鎢鉑合金、鎳鈷合金、鉻鎳合金或不銹鋼。
10、優(yōu)選地，聚酰亞胺的重均分子量為10,000-100,000；聚酰亞胺溶液的溶劑為n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、四氫呋喃或丙酮。
11、優(yōu)選地，聚酰亞胺溶液的質(zhì)量濃度為30％-60％。
12、優(yōu)選地，二維材料為mxenes、wse2、vse2、wse2p、bi2o2se、sete、tio2、si3n4、aln、insnn、cn、tin、ws2或h-bn。
13、優(yōu)選地，電化學(xué)沉積為恒電流沉積、恒電壓沉積或多電位階躍沉積。
14、優(yōu)選地，恒電流沉積的沉積電流為0.005-0.5ma，沉積時間為1-90s。
15、優(yōu)選地，恒電壓沉積的沉積電壓為0.05-3v，沉積時間為1-60s。
16、優(yōu)選地，多電位階躍沉積，階躍電壓為0.05-3v，沉積時間為1-35s。
17、上述制備方法制備的一種二維材料修飾的神經(jīng)電極。
18、本專利技術(shù)的優(yōu)點：
19、本專利技術(shù)的一種二維材料修飾的神經(jīng)電極，修飾層的高比表面積可以增加電極記錄位點與周圍神經(jīng)組織的接觸面積，從而降低電極-組織界面的阻抗；高電導(dǎo)率和出色的電荷傳輸性能以及優(yōu)異的電催化性能可顯著提升神經(jīng)電極的靈敏度和信噪比，提高信號采集效率和精度。修飾過程中預(yù)期引入的范德華異質(zhì)結(jié)能夠在長期使用過程中保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，可用于慢性刺激和長期記錄；聚酰亞胺絕緣層和二維材料修飾層均具有低毒性和優(yōu)異的生物相容性，能夠減少組織損傷和植入后的炎癥反應(yīng)，延長神經(jīng)電極的使用壽命和提高穩(wěn)定性，滿足臨床和科研需求。聚酰亞胺絕緣層還具有高機械強度和穩(wěn)定性，減少材料的機械磨損和斷裂，提高使用壽命；化學(xué)惰性和抗氧化性還能有效減少神經(jīng)電極與周圍環(huán)境之間的相互作用，抵御氧化環(huán)境對其影響，有效提高神經(jīng)電極的長期穩(wěn)定性。在制備過程中，可以根據(jù)需求靈活選擇不同種類的二維材料，調(diào)節(jié)修飾層的厚度、形貌和化學(xué)特性，以平衡電極尺寸和阻抗之間的矛盾，靈活適應(yīng)不同應(yīng)用場景和需求。
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1.一種二維材料修飾的神經(jīng)電極的制備方法，其特征是包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是所述金屬為金、銀、銅、鉑、鎢、銥、鉭、鎳、鈀、鉻、鈮、銦、鉑銥合金、鎳鈦合金、鎢鉑合金、鎳鈷合金、鉻鎳合金或不銹鋼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是聚酰亞胺的重均分子量為10,000-100,000；聚酰亞胺溶液的溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、四氫呋喃或丙酮。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是聚酰亞胺溶液的質(zhì)量濃度為30％-60％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是所述二維材料為MXenes、WSe2、VSe2、WSe2P、Bi2O2Se、SeTe、TiO2、Si3N4、AlN、InSnN、CN、TiN、WS2或h-BN。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是所述電化學(xué)沉積為恒電流沉積、恒電壓沉積或多電位階躍沉積。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征是所述恒電流沉積的沉積電流為0.005-0.5mA，沉積時間為
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征是所述恒電壓沉積的沉積電壓為0.05-3V，沉積時間為1-60s。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征是所述多電位階躍沉積，階躍電壓為0.05-3V，沉積時間為1-35s。
10.權(quán)利要求1-9之一的制備方法制備的一種二維材料修飾的神經(jīng)電極。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種二維材料修飾的神經(jīng)電極的制備方法，其特征是包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是所述金屬為金、銀、銅、鉑、鎢、銥、鉭、鎳、鈀、鉻、鈮、銦、鉑銥合金、鎳鈦合金、鎢鉑合金、鎳鈷合金、鉻鎳合金或不銹鋼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是聚酰亞胺的重均分子量為10,000-100,000；聚酰亞胺溶液的溶劑為n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、四氫呋喃或丙酮。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是聚酰亞胺溶液的質(zhì)量濃度為30％-60％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是所述二維材料為mxenes、wse2、vse2、wse2p、...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張曉東，唐萬宇，劉爽杰，王浩，
申請(專利權(quán))人：天津大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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