【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于生物醫用材料，涉及一種柔性神經電極復合涂層及其制備方法和應用。
技術介紹
1、神經電極是一種可以檢測和調節神經網絡的裝置，是生物體內部與外部設備之間信息交換的重要橋梁。植入式神經電極作為目前唯一能夠記錄單個神經元細胞電生理信號的接口，其信號記錄的效率和質量仍有待提高。隨著植入式神經電極技術的發展，電極的尺寸、通道和密度取得了重大進展，以提高記錄或刺激期間的空間精度。然而，仍存在兩大挑戰阻礙了植入式神經電極的體內應用。
2、首先，近些年來神經電極的尺寸不斷減小，雖然這樣可以達到更高的空間分辨率，但電極工作面積的減小使電化學阻抗大幅上升，從而影響后續電生理信號的檢測質量。其次，神經電極植入后通常會引起急性和長期的炎癥反應，導致神經電極表面被神經膠質瘢痕包封以及神經元細胞死亡，最終使植入神經電極失去在體內記錄和刺激的能力。因此，有必要設計和開發同時具有合適的電化學性能和卓越生物相容性的神經接口，以提高長期植入電極的神經信號有效記錄能力。
3、在電極表面修飾導電聚合物(cp)可以增加微電極的表面粗糙度，從而提高微電極的電化學性能和生物相容性。由于常規的導電聚合物薄膜的比表面積和電化學活性面積的有限，發展具有納米結構的導電聚合物是有必要的。此外，具有納米結構的涂層還被證實可以支持神經細胞的附著和分化。因此，具有納米結構的導電聚合物在腦機接口領域具有重要意義，優異的電化學性能和多孔結構使相應的微電極具有更好的神經信號記錄性能。
4、使用柔性基底材料和導電聚合物的修飾在一定程度上改善了傳統植入
5、在這項工作中，我們展示了一種混合多功能神經微電極涂層，以在體內長期穩定地檢測高質量的電生理信號。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種柔性神經電極復合涂層及其制備方法和應用。本專利技術的柔性神經電極復合涂層可以減少神經電極植入體內后的炎癥反應，同時利用具有納米結構的導電聚合物大幅度降低電極阻抗，從而具有更高的陰極電荷存儲量。通過兩種因素的協同作用，減輕組織炎癥反應，提高信號質量，實現長期在體電生理信號的穩定收集。
2、為達到此專利技術目的，本專利技術采用以下技術方案：
3、一方面，本專利技術提供一種柔性神經電極復合涂層，所述柔性神經電極復合涂層包括：含有抗炎藥物的聚己內酯(pcl)和甲基丙烯酰化絲素蛋白(sfma)納米纖維，在所述納米纖維表面原位修飾有導電聚合物聚3,4-乙烯二氧噻吩(pedot)，在修飾后的材料表面具有固化的甲基丙烯酰化絲素蛋白(sfma)水凝膠。
4、神經電極復合涂層中，以納米纖維為模板的導電聚合物顯著提高了生物電子器件的電化學性能；抗炎藥物米諾環素的引入減輕了組織炎癥反應；水凝膠的加入進一步提高了生物相容性，減少了炎癥因子的附著，并降低了楊氏模量，與腦組織間形成有效的緩沖作用，從而使生物電子涂層具有長期穩定性。
5、所述抗炎藥物選自米諾環素(mh)或地塞米松。
6、優選地，所述聚合物選自聚己內酯、聚乳酸或聚乳酸-羥基乙酸共聚物中的任意一種或至少兩種的組合。
7、另一方面，本專利技術提供了如上所述的柔性神經電極復合涂層的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：
8、(1)將含有聚合物、甲基丙烯酰化絲素蛋白和抗炎藥物的溶液通過靜電紡絲紡成納米纖維，接收于柔性電極表面；
9、(2)將步驟(1)得到的接收有納米纖維的柔性電極，浸入含有3,4-乙烯二氧噻吩(edot)的電沉積溶液中，利用恒電流沉積法進行原位電沉積以在納米纖維表面原位修飾導電聚合物聚3,4-乙烯二氧噻吩；
10、(3)將步驟(2)得到的原位修飾后的柔性電極表面涂覆甲基丙烯酰化絲素蛋白水凝膠液，固化成膠，得到所述柔性神經電極復合涂層。
11、優選地，步驟(1)所述溶液中溶劑為六氟異丙醇、氯仿或二甲基亞砜中的任意一種或至少兩種的組合。
12、優選地，步驟(1)所述溶液中聚合物和甲基丙烯酰化絲素蛋白的重量百分比濃度之和為11-13％，例如11％、11.5％、12％、12.5％或13％。在本專利技術中如果溶液中聚合物重量百分比濃度過低或過高都會影響納米纖維的形貌。低濃度可能會導致聚合物稀溶液表面張力大且分子纏結度低，從而在靜電紡絲過程中得到的是液滴而不是纖維；濃度高導致混合液粘度高，電紡過程中形成的射流可能難以斷裂成纖維，可能導致纖維之間發生黏連或形成珠狀結構，另外高濃度的電紡液可能會導致纖維直徑增大，因為溶液黏度的增加限制了電場對射流的拉伸作用。
13、優選地，步驟(1)所述溶液中聚合物、甲基丙烯酰化絲素蛋白與抗炎藥物米諾環素的質量比為5-7：5：1，例如5:5:1、5.5:5:1、6:5:1、6.5:5:1或7:5:1等。
14、在本專利技術中，步驟(1)所述溶液在配制時，將聚己內酯、甲基丙烯酰化絲素蛋白和抗炎藥物米諾環素加入至溶劑中，室溫攪拌至得到顏色均一的混合物。
15、優選地，步驟(1)所述柔性電極的基底材料包括聚酰亞胺(pi)、聚氨酯(tpu)和su-8等。
16、優選地，步驟(1)所述靜電紡絲的條件為：電壓為16-18kv(例如16kv、16.5kv、17kv、17.5kv或18kv)、針尖距離接收器的距離為8-12cm(例如8cm、9cm、10cm、11cm或12cm)，泵速度為0.6-0.9ml/h(例如0.6ml/h、0.7ml/h、0.8ml/h或0.9ml/h)。
17、在本專利技術中，步驟(1)所述接收于柔性電極表面后，將電極放置陰涼處1天，以揮發多余的溶劑。
18、優選地，步驟(2)所述電沉積溶液中溶劑為水。
19、優選地，所述電沉積溶液中3,4-乙烯二氧噻吩的摩爾濃度為0.1mm。
20、優選地，步驟(2)所述電沉積溶液中還包括助劑。
21、優選地，所述助劑選自liclo4、聚苯乙烯磺酸或碳納米管中的任意一種或至少兩種的組合。
22、優選地，所述電沉積溶液中助劑的摩爾濃度為0.01-0.02mm。
23、優選地，步驟(2)所述電沉積溶液在制備時通過超聲使得溶質溶解于溶劑中。
24、優選地，所述超聲的時間為30-45min，例如30min、33min、35min、38min、40min、42min或45min。
25、在本專利技術中，所述電沉積溶液可以現制現用，保存時需要避光放置于4℃冰箱中，并且每次使用之前都應該超聲30min。...
【技術保護點】
1.一種柔性神經電極復合涂層，其特征在于，所述柔性神經電極復合涂層包括：含有抗炎藥物的聚合物和甲基丙烯酰化絲素蛋白納米纖維，在所述納米纖維表面原位修飾有導電聚合物聚3,4-乙烯二氧噻吩，在修飾后的材料表面具有固化的甲基丙烯酰化絲素蛋白水凝膠。
2.根據權利要求1所述的柔性神經電極復合涂層，其特征在于，所述抗炎藥物選自米諾環素或地塞米松；
3.根據權利要求1或2所述的柔性神經電極復合涂層的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述溶液中溶劑為六氟異丙醇、氯仿或二甲基亞砜中的任意一種或至少兩種的組合；
5.根據權利要求3或4所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述溶液中聚合物、甲基丙烯酰化絲素蛋白與抗炎藥物米的質量比為5-7：5：1；
6.根據權利要求3-5中任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述電沉積溶液中溶劑為水；
7.根據權利要求3-6中任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述原位電沉積的電壓為1-1.1V，沉積時間為1
8.根據權利要求3-7中任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述甲基丙烯酰化絲素蛋白水凝膠液中甲基丙烯酰化絲素蛋白的質量百分比濃度為12-15％；
9.一種柔性神經電極，其特征在于，所述柔性神經電極包括柔性電極和覆于所述柔性電極外表面的如權利要求1或2所述的柔性神經電極復合涂層。
10.根據權利要求1或2所述的柔性神經電極復合涂層或柔性神經電極在以非治療和診斷為目的的電生理信號長期采集中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種柔性神經電極復合涂層，其特征在于，所述柔性神經電極復合涂層包括：含有抗炎藥物的聚合物和甲基丙烯酰化絲素蛋白納米纖維，在所述納米纖維表面原位修飾有導電聚合物聚3,4-乙烯二氧噻吩，在修飾后的材料表面具有固化的甲基丙烯酰化絲素蛋白水凝膠。
2.根據權利要求1所述的柔性神經電極復合涂層，其特征在于，所述抗炎藥物選自米諾環素或地塞米松；
3.根據權利要求1或2所述的柔性神經電極復合涂層的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述溶液中溶劑為六氟異丙醇、氯仿或二甲基亞砜中的任意一種或至少兩種的組合；
5.根據權利要求3或4所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述溶液中聚合物、甲基丙烯酰化絲素蛋白與抗炎藥物...
【專利技術屬性】
技術研發人員：裴仁軍，程婷婷，王金娥，曹翼，
申請(專利權)人：中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。