一种神经电极及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种神经电极及其制备方法，包括基底电极，具体为一种海藻酸凝胶(Al)、多壁碳纳米管(CNT)、导电聚合物(CP)的神经电极及其制备方法，兼具海藻酸凝胶(Al)的柔性与导电聚合物(CP)的导电性，同时生物相容性良好，与基底电极结合紧密。因此，基于本发明专利技术的海藻酸凝胶(Al)、多壁碳纳米管(CNT)、导电聚合物(CP)神经电极，满足神经电极的信号灵敏度及长效安全性要求。

【技术实现步骤摘要】
一种神经电极及其制备方法
本专利技术属于新型生物材料
，涉及一种神经电极及其制备方法，具体涉及一种海藻酸凝胶、多壁碳纳米管、导电聚合物的神经电极及其制备方法，所修饰的神经电极具有良好的电化学性能和优异的生物相容性。
技术介绍
神经电极用于记录神经动作电位和信号输入，信号记录位点与神经组织的接触界面情况是其性能的关键影响因素，由于记录位点与神经组织物理化学性能的不匹配，常常引起神经组织的炎症反应和电极失效，神经电极在信号灵敏度、长效安全性等方面存在技术瓶颈，亟需开发新的电极修饰材料提高电极的电学性能、生物学性能以及机械性能。导电凝胶替代神经电极记录位点的金属材料可以解决接触界面的机械性能不匹配问题，从而减轻组织损伤和炎症反应。相比金属电极，导电凝胶(CH)具有离子和电子导电性、更安全的电荷传输性能以及更好的与生物分子及药物结合的性能，但现有的滴涂修饰方法很难控制导电凝胶在电极记录位点上的用量及范围，限制了其在神经电极修饰上的应用。而海藻酸水凝胶(Al)能够通过水解反应电沉积到金属表面，在神经电极修饰上展现了巨大的应用潜力。但纯海藻酸水凝胶导电性较弱，一般通过掺和多壁碳纳米管(CNT)能够显著提升其电学性能，而在水凝胶基底中包含导电聚合物(CP)网络，形成一种渗透网络能够进一步使得复合材料兼具水凝胶的柔性和导电聚合物(CP)的导电性。很多研究通过电聚合将导电聚合物(CP)掺和到海藻酸凝胶中修饰神经电极的材料，其导电聚合物(CP)只是在电极记录位点与水凝胶接触部位聚集，没有均匀分布在水凝胶中，限制了导电聚合物(CP)的导电性。在掺和的多壁碳纳米管(CNT)表面涂覆导电聚合物(CP)后能够进一步提升导电凝胶(CH)的电学性能，同时涂覆导电聚合物(CP)的多壁碳纳米管(CNT)可以作为电聚合导电聚合物(CP)的位点，使得导电聚合物(CP)更加均匀的分布在CH体系中，增强其电学性能。因此，结合海藻酸凝胶(Al)、多壁碳纳米管(CNT)及导电聚合物(CP)有望开发新型的神经电极修饰材料提升电极的信号灵敏度和长效安全性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述问题，克服现有技术不足，公开了一种海藻酸凝胶(Al)、多壁碳纳米管(CNT)、导电聚合物(CP)的神经电极及其制备方法，兼具海藻酸凝胶(Al)的柔性与导电聚合物(CP)的导电性，同时生物相容性良好，与基底电极结合紧密。因此，基于本专利技术的海藻酸凝胶(Al)、多壁碳纳米管(CNT)、导电聚合物(CP)神经电极，满足神经电极的信号灵敏度及长效安全性等要求。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种神经电极及其制备方法，包括基底电极，所述基底电极表面设有海藻酸凝胶(Al)、多壁碳纳米管(CNT)、导电聚合物(CP)纳米复合材料。本专利技术的另一目的在于提供一种神经电极的制备方法，所述制备方法包括：采用恒电流法在基底电极表面电沉积一层导电聚合物；将多壁碳纳米管通过超声分散在PEDOT/PSS溶液中，超声功率100W，时间8h，制备导电聚合物(CP)涂覆多壁碳纳米管(CNT)的溶液，然后与2wt％的Al按1:1混合制备海藻酸凝胶(Al)/多壁碳纳米管(CNT)/导电聚合物(CP)电镀液，于该Al/CNT/CP电镀液中采用恒电压法在(1)的电极上电沉积一层Al/CNT/CP复合材料；之后电聚合导电聚合物，形成一种导电凝胶渗透网络修饰的神经电极。其中，所述多壁碳纳米管为羧基修饰的多壁碳纳米管，长度0.5–2微米，直径10-20纳米；所述导电聚合物单体为乙烯二氧噻吩，对离子为对甲苯磺酸；所述导电聚合物溶液为聚乙烯二氧噻吩或对甲苯磺酸；所述基底电极为带绝缘层的镍铬合金微丝，金属端面直径约30微米；所述恒电流法电解液中EDOT浓度0.1wt％，PSS浓度0.2wt％，电流10nA，时间50s；所述恒电压法电解液中Al浓度1wt％，CNT浓度3mg/mL，电压3V，时间2s；所述电聚合方法电解液中EDOT浓度0.1wt％，PSS浓度0.2wt％，电流10nA，时间200s；所述电化学方法，均采用三电极体系，铂片电极作为对电极，Ag或AgCl作为参比电极。有益效果：本专利技术与现有技术相比存在以下优点：(1)本专利技术基于海藻酸凝胶(Al)、多壁碳纳米管(CNT)、导电聚合物(CP)的神经电极记录位点具有良好的柔性，更加匹配神经组织的机械性能，有利于减小组织的免疫反应提升电极长效安全性。(2)本专利技术基于海藻酸凝胶(Al)、多壁碳纳米管(CNT)、导电聚合物(CP)的神经电极在多壁碳纳米管(CNT)表面涂覆导电聚合物(CP)有利于减小多壁碳纳米管(CNT)网络间的接触阻抗，同时为后续电聚合物(CP)在水凝胶中电聚合提供了聚合位点，有利于电聚合物(CP)在水凝胶中的均匀分布，提升电极的电学性能，进而提高电极的灵敏度。(3)本专利技术基于海藻酸凝胶(Al)、多壁碳纳米管(CNT)、导电聚合物(CP)的神经电极基底与修饰材料结合紧密，相比普通的滴涂修饰方法，海藻酸水凝胶(Al)电沉积的修饰方法能够很好的控制水凝胶的用量和修饰范围，简化了电极制备过程，因此在实验和应用方面降低了成本，更具有应用价值。附图说明图1是本专利技术的神经电极形成过程示意图。图2是本专利技术实施例1中神经电极形成过程的高倍放大照片：其中(A)未修饰的微丝电极，(B)电沉积的微丝电极，(C)电聚合后的微丝电极。图3是本专利技术实施例1制备的神经电极表面海藻酸凝胶、多壁碳纳米管、导电聚合物复合材料扫描电子显微镜照片。图4是本专利技术实施例1制备的神经电极表面海藻酸凝胶、多壁碳纳米管、导电聚合物复合材料透射电镜照片具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。实施例1：请参考图1、图2、图3及图4，一种神经电极的制备方法，如图1所示，微丝电极经过导电聚合物(CP)电沉积后形成导电聚合物(CP)涂层，再经过海藻酸凝胶(Al)/多壁碳纳米管(CNT)/导电聚合物(CP)电沉积后形成海藻酸凝胶(Al)/多壁碳纳米管(CNT)/导电聚合物(CP)涂层，最后经过凝胶中导电聚合物(CP)电聚合形成点聚合的导电聚合物(CP)网络。具体过程为：配制0.1wt％的EDOT和0.2wt％的PSS溶液100mL，超声处理直到EDOT单体分散均匀制备导电聚合物(CP)电镀液。6mg/mL的多壁碳纳米管(CNT)通过超声分散在PEDOT/PSS(1.3-1.7wt％)溶液中，超声功率100W，时间8h，然后与2wt％的Al溶液按体积比1:1混合制备海藻酸凝胶(Al)/多壁碳纳米管(CNT)电镀液100mL。微丝电极超声清洗后连接电化学工作站的工作电极，铂片电极作为对电极、Ag或AgCl作为参比电极,三电极体系在10mL的导电聚合物(CP)电镀液中进行电极修饰，采用恒电流法，电流强度10nA，时间50s。在上一步基础上，更换电镀液为10mL的海藻酸凝胶(Al)/多壁碳纳米管(CNT)电镀液，采用恒电压法，电压3V，时间2s，进行海藻酸凝胶与多壁碳纳米管混合材料的电沉积.在上一步基础上，更换电镀液为10mL的导电聚合物(CP)电镀液，恒电流法，电流强度10nA，时间200s，进行导电聚合物(CP)在凝胶中的电聚合，即制得所述基于海藻酸凝胶(Al)、多壁碳纳米管(CNT)、导电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种神经电极及其制备方法，其特征在于，包括基底电极，所述基底电极表面设有海藻酸凝胶、多壁碳纳米管及导电聚合物纳米复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种神经电极及其制备方法，其特征在于，包括基底电极，所述基底电极表面设有海藻酸凝胶、多壁碳纳米管及导电聚合物纳米复合材料。2.根据权利要求1所述的一种神经电极及其制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：(1)、采用恒电流法在基底电极表面电沉积一层导电聚合物；(2)制备导电聚合物涂覆多壁纳米管的溶液，将所述溶液与海藻酸水凝胶混合获得电镀液，通过电镀液电沉积海藻酸水凝胶/多壁纳米管/导电聚合物复合材料在(1)的电极上；(3)、在(2)的基础上电聚合导电聚合物，形成一种导电凝胶渗透网络修饰的神经电极。3.根据权利要求1或2所述的一种神经电极及其制备方法，其特征在于，所述多壁碳纳米管为羧基修饰的多壁碳纳米管，长度0.5–2微米，直径10-20纳米。4.根据权利要求1或2所述的一种神经电极及其制备方法，其特征在于，所述导电聚合物单体为乙烯二氧噻吩，对离子为对甲苯磺酸。5.根据权利要求1或2所述的一种神经电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王坤，崔博，王天辉，杲修杰，杨红莲，佘晓俊，
申请(专利权)人：军事科学院军事医学研究院环境医学与作业医学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11