一种导电水凝胶神经探针及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种导电水凝胶神经探针及其制备方法，导电水凝胶神经探针包括：导光线芯，所述导光线芯为光引发剂

【技术实现步骤摘要】
一种导电水凝胶神经探针及其制备方法


[0001]本专利技术涉及神经探针
，尤其涉及一种导电水凝胶神经探针及其制备方法
。

技术介绍

[0002]大脑神经回路的研究引发了对未来脑机接口的探索，通过捕捉神经元的活动，在大脑和外部设备之间进行直接通信
。
该领域研究中，嵌入式光纤和电极探针是最常见的侵入设备
。
然而长期植入脑内的装置常常伴随着异物反应，植入的探针逐渐被神经胶质瘢痕包裹，随后逐渐失去记录和刺激能力，进而导致设备功能障碍
。
研究表明，这些不良反应源于慢性组织损伤，其中很大程度是由于刚性材料与生物组织的力学性能不匹配，在长期植入过程中会产生微动，导致神经组织损伤和伴随异物反应
。
本质上是由于传统的植入式探针主要使用无机材料制造
。
常用的钨和硅的金属电极杨氏模量均大于
100GPa
，同时现有的光纤材料，如聚碳酸酯
(2
‑
2.4GPa)
和石英
(50
‑
85GPa)
的杨氏模量也远远大于脑组织
(1
‑
10kPa)。
[0003]虽然现有研究通过在其硬质探针表面修饰柔软的材料使得长期植入过程中异物反应得到有效的改善
。
然而，在实际应用中还需要克服一些挑战
。
首先，光纤和电极的组装不仅加工难度大且通常会造成额外的组织损伤，其次由于金属
(
如铱<br/>、
金和铂
)
的能带隙较小，因此金属基神经电极极易产生干扰光诱导伪影，从而增加信号噪声和错误结果
。
[0004]因此，现有技术还有待于进一步的提升和发展
。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种导电水凝胶神经探针及其制备方法，本专利技术通过将探针的导光层和导电层由有水凝胶制备得到，具有高含水的三维网络结构赋予水凝胶与生物组织高度相似的力学性能，从而在植入脑组织后能有效降低长期测试中的异物反应，进而有效改善神经探针的顺应性和使用寿命以及记录信号的保真度
。
[0006]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，一种导电水凝胶神经探针，其中，包括：
[0008]导光线芯，所述导光线芯为光引发剂
、
水溶性双键烯烃单体与第一交联剂交联所形成的水凝胶；
[0009]导光壳层，所述导光壳层包裹所述导光线芯；所述导光壳层为透明的管材，如塑料管或硅胶管；管材的折射率小于导光线芯的折射率，避免了光在传输过程中出现散射，实现探针的高效导光
。
[0010]导电层，所述导电层固化在所述导光壳层的表面；所述导电层为光引发剂
、
导电高分子聚合物与第二交联剂交联所形成的水凝胶层；
[0011]绝缘层，所述绝缘层固化在所述导电层的表面
。
[0012]本专利技术所提供的导电水凝胶神经探针，因为采用水凝胶作为导光线芯和导电层，使得探针具有良好的生物相容性和组织力学适配性，在生理条件下长期稳定的稳定性
。
[0013]以下作为本专利技术的优选技术方案，但不作为对本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的目的和有益效果
。
[0014]作为优选的技术方案，所述的导电水凝胶神经探针，其中，所述水溶性双键烯烃单体包括但不限于丙烯酸或丙烯酰胺类化合物；所述丙烯酰胺类化合物包括羟乙基丙烯酸甲酯
、
丙烯酰胺
、
羟乙基丙烯酰胺
。
[0015]作为优选的技术方案，所述的导电水凝胶神经探针，其中，所述导电高分子聚合物包括但不限于聚苯胺
、
聚吡咯
、
聚
(2,3
‑
二氢噻吩并
‑
1,4
‑
二恶英
)
‑
聚
(
苯乙烯磺酸盐
)
和聚对苯乙烯
。
[0016]作为优选的技术方案，所述的导电水凝胶神经探针，其中，所述第一交联剂和所述第二交联剂分别独立选自
PEG(m)
‑
DA、
乙二醇二甲基丙烯酸酯
、
三乙二醇二甲基丙烯酸酯
、N,N
‑
亚甲基二丙烯酰胺等
。
其中，
m
代表分子质量为
700、2000、4000、6000
等
。
[0017]第二方面，一种如上所述的导电水凝胶神经探针的制备方法，其中，包括：
[0018]提供所述透明的塑料管或硅胶管；
[0019]将含有水溶性双键烯烃单体和第一交联剂的混合溶液注入到所述透明的塑料管或硅胶管中，经第一固化处理，得到导光光纤；
[0020]将含有导电高分子化合物和第二交联剂的混合溶液涂覆在所述导光光纤的表面，经第二固化处理，得到导电层；
[0021]将含有绝缘高分子聚合物的溶液涂覆在所述导电层的表面，干燥后得到所述导电水凝胶神经探针
。
[0022]本专利技术所提供的导电水凝胶神经探针的制备方法，通过将含有水溶性双键烯烃单体
、
交联剂注入到透明的塑料管或硅胶管中，经过固化得到导光光纤
(
导光线芯和导光壳层
)
，其中的固化方式可以是光固化，即在混合溶液中添加光引发剂
。
[0023]可选用透明的塑料管和硅胶软管包括可溶性聚四氟乙烯
PFA、
聚氨酯
PU、
聚氯乙烯
PVC
和聚二甲基硅氧烷
PDMS
等
。
[0024]作为优选的技术方案，所述的导电水凝胶神经探针的制备方法，其中，所述含有水溶性双键烯烃单体
、
第一交联剂的混合溶液中，所述水溶性双键烯烃单体的质量分数为
70
‑
90
％
。
[0025]作为优选的技术方案，所述的导电水凝胶神经探针，其中，所述含有水溶性双键烯烃单体
、
第一交联剂的混合溶液中还含有光引发剂；所述光引发剂选自2‑
羟基
‑4‑
(2
‑
羟乙氧基
)
‑2‑
甲基苯丙酮
、
α
‑
酮戊二酸
、
苯基
‑
2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基亚磷酸锂和2‑
羟基
‑2‑
甲基苯丙酮中的任一种
。
[0026]作为优选的技术方案，所述的导电水凝胶神经探针，其中，所述含有导电高分子化合物和第二交联剂的混合溶液中还含本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种导电水凝胶神经探针，其特征在于，包括：导光线芯，所述导光线芯为光引发剂
、
水溶性双键烯烃单体与第一交联剂交联所形成的水凝胶；导光壳层，所述导光壳层包裹所述导光线芯；所述导光壳层为透明的管材，管材的折射率小于所述水凝胶的折射率；导电层，所述导电层固化在所述导光壳层的表面；所述导电层为光引发剂
、
导电高分子聚合物与第二交联剂交联所形成的水凝胶层；绝缘层，所述绝缘层固化在所述导电层的表面
。2.
根据权利要求1所述的导电水凝胶神经探针，其特征在于，所述水溶性双键烯烃单体包括：丙烯酸或丙烯酰胺类化合物；所述丙烯酰胺类化合物包括羟乙基丙烯酸甲酯
、
丙烯酰胺
、
羟乙基丙烯酰胺
。3.
根据权利要求1所述的导电水凝胶神经探针，其特征在于，所述导电高分子聚合物包括：聚苯胺
、
聚吡咯
、
聚
(2,3
‑
二氢噻吩并
‑
1,4
‑
二恶英
)
‑
聚
(
苯乙烯磺酸盐
)
和聚对苯乙烯
。4.
根据权利要求1所述的导电水凝胶神经探针，其特征在于，所述第一交联剂和所述第二交联剂分别独立选自
PEG(m)
‑
DA、
乙二醇二甲基丙烯酸酯
、
三乙二醇二甲基丙烯酸酯
、N,N
‑
亚甲基二丙烯酰胺，其中，
m
表示分子质量分别为
700、2000、4000、6000。5.
一种权利要求1所述的导电水凝胶神经探针的制备方法，其特征在于，包括：提供所述透明的塑料管或硅胶管；将含有水溶性双键烯烃单体和第一交联剂的混合溶液注入到所述透明的塑料管或硅胶管中，经第一固化处理，得到导光光纤；将含有导电高分子化合物和第二交联剂的导电层预聚液涂覆在所述导光光纤的表面，经第二固化处理，得到导电层；将含有绝缘高分子聚合物的溶液涂覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘吉，陈兴梅，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：