石墨烯人工耳蜗电极及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯人工耳蜗电极及其制作方法，电极包括尖端部、弯折部、触点电极、电极载体和电极丝，其中，所述尖端部设置在人工耳蜗电极的最前部，所述电极载体包裹电极丝和半包裹与电极丝一一连接的触点电极，所述弯折部为在电极载体上设置的环形凹槽；所述触点电极包括内侧触点和外侧触点，使用弯折时内侧触点朝向蜗轴，外侧触点背向蜗轴；所述电极丝为波浪形。本发明专利技术增强了触点电极的表面生物活性，使其有利于细胞的粘附、增殖和分化，同时促进其作为植入材料周围神经形成和整合，达到了提高人工耳蜗触点电极表面的生物活性和生物相容性的目的。

Graphene artificial cochlear electrode and its fabrication

The invention discloses a graphene artificial cochlear electrode and a manufacturing method thereof. The electrode comprises a tip part, a bend part, a contact electrode, an electrode carrier and an electrode wire, wherein the tip part is arranged at the front part of the artificial cochlear electrode, the electrode carrier is wrapped with the electrode wire and the half wrapped contact electrode connected with the electrode wire one by one, and the bend part is arranged on the electrode carrier. The contact electrode includes an inner contact and an outer contact. When bending, the inner contact faces the worm shaft and the outer contact faces the worm shaft. The electrode wire is wavy. The invention enhances the surface biological activity of the contact electrode, which is beneficial to the adhesion, proliferation and differentiation of cells, and promotes the formation and integration of peripheral nerves as implant materials, so as to improve the biological activity and biocompatibility of the surface of the contact electrode of the cochlear implant.

【技术实现步骤摘要】
石墨烯人工耳蜗电极及其制作方法
本专利技术涉及电子医疗领域，特别涉及一种石墨烯人工耳蜗电极及其制作方法。
技术介绍
近些年，在来生物医学的表面工程研究领域开发新型具有生物活性的纳米涂层材料作为智能界面的发展较快，这种界面用于细胞研究和再生医学。生物材料表面纳米涂层的发展在组织再生学来讲是一个要求很高的领域，从信号转导水平到宏观组织再现。目前该领域的研究重点主要集中在增强表面生物活性，促进细胞在生物材料表面的粘附、迁移、增殖和分化以及进一步增强组织再生能力上，而且最重要的是能应用到实际的临床工作中去。许多学者已经论证，细胞的形状，形态，粘附，增殖、迁移和分化，能被细胞-材料表面的相互作用控制。调控生物材料细胞行为的相关因素并不局限于衬底刚度、表面形态或粗糙度。粘附剂配体的密度和分布，基底的弹性和化学性质也可能引起的神经源性、肌源性、成骨标志物在人骨髓间充质干细胞(MSCs)中的上调。在寻找可能会影响细胞行为的新涂层材料的研究中，近来对石墨烯作为一种生物活性材料方面已经受到更多的关注。石墨烯是一种单层的碳原子，排列在一个二维六角形结构中，具有非凡的电学、热学和物理性质。石墨烯的分子结构可以通过启用不同分子附件达到化学改性的目的。虽然石墨烯及衍生物已被广泛用于工业和电子行业，但其在生物医学中的应用尚处于早期阶段。迄今为止，针对石墨烯应用到表面工程和细胞分化方面所开发的战略是石墨烯基材料作为细胞培养基底或涂层纳米材料用于体外干细胞培养，广泛地调控干细胞行为。因为对于干细胞而言石墨烯基底能提供独特的物理框架能与天然的细胞外基质(ECM)相媲美。石墨烯能提高很多设备的性能，还能作为一种有良好生物相容性的“任意形状”的单原子层的支架以提高干细胞的分化。特别是，石墨烯及衍生物除了具有良好的生物相容性外还有相对较低的生物毒性和大容量的装载能力，这使它成为如蛋白质等多种生物活性因子的有效载体。石墨烯的这些优良的特性和潜在的多种的应用能力已经促进了复合材料的发展。包括多层石墨烯(FLG)、超薄石墨、氧化石墨烯(GO)、还原态石墨烯氧化物(rGO)和石墨烯基功能纳米复合材料(GNS)构成了一整套“石墨烯族纳米复合材料”(GFNs)。其中的一些，比如氧化石墨烯(GO)，已经被证实了能刺激人骨髓间充质(MSCs)干细胞分化为脂肪细胞和成肌细胞，诱导神经干细胞(NSCs)成为神经元和诱导多能性干细胞为内胚层细胞谱系。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种增强触点电极的表面生物活性，使其有利于细胞的粘附、增殖和分化，同时促进其作为植入材料周围神经形成和整合，达到提高人工耳蜗触点电极表面的生物活性和生物相容性的目的。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种石墨烯人工耳蜗电极，包括尖端部、弯折部、触点电极、电极载体和电极丝，其中，所述尖端部设置在人工耳蜗电极的最前部，所述电极载体包裹电极丝和半包裹与电极丝一一连接的触点电极，所述弯折部为在电极载体上设置的环形凹槽；所述触点电极包括内侧触点和外侧触点，使用弯折时内侧触点朝向蜗轴，外侧触点背向蜗轴；所述电极丝为波浪形。优选地，所述电极载体为接枝氧化石墨烯的硅胶。优选地，所述内侧触点为石墨烯涂层的金属片。优选地，所述外侧触点为多孔金属生长石墨烯的薄片。基于上述目的，本专利技术还提供了一种上述石墨烯人工耳蜗电极的制作方法，包括以下步骤：S10，制作触点电极：高压退火并轧制为片状后，进行激光切割，冲压成型；S20，制作电极丝：将铂铱合金坯料进行退火、冷拔和矫直为铂铱合金丝；对铂铱合金丝进行和波浪形处理，即为电极丝；将触点电极与电极丝焊接、超声波清洗和等离子处理；S30，包覆电极载体：将触点电极和电极丝排列后，进行注塑，在电极载体上形成环形凹槽；S40，对触点电极裸露面激光切割、清洗和电气检验；优选地，所述触点电极包括内侧触点和外侧触点。优选地，所述内侧触点的制作包括以下步骤：S11，将铜基底石墨烯片粘贴于旋涂离心机的主托盘上，将7％的PMMA用移液器均匀涂于铜基地石墨烯的表面，调节旋涂离心机转速为3000r/min，旋涂10-20sec后放于150℃的真空烤箱进行15min的固胶；S12，将涂有PMMA的铜基底石墨烯片放于1mol/L的氯化铁的溶液中溶解12-24h，直至铜被氯化铁中的铁离子化学侵蚀后留下PMMA和石墨烯的复合物薄膜；S13，将获得的复合物薄膜用载玻片转移至去离子水中，清洗残留的氯化铁溶液；S14，将复合物薄膜用物理吸附的方式转移到所选用的金属片表面，自然干燥12-24h后，放入60℃的烘箱烘干；S15，烘干后为PMMA/石墨烯/金属片复合物，将其放入丙酮中溶解24-48h，完全溶解PMMA，得到石墨烯修饰的金属片；S16，将石墨烯修饰的金属片用无水乙醇和去离子水顺序超声清洗3次，5min/次，在60℃的烘箱烘干后，即得到石墨烯涂层的金属片。优选地，所述外侧触点的制作包括以下步骤：S121，将多孔金属作为石墨烯的生长基体，切割为20mm*20mm的薄片，放入外径25mm，内径22mm的石英管中；S122，在流速为500sccm的氩气和流速为200sccm的氢气下，在卧式管状炉中将多孔金属加热至1000℃并退火5min，以清洁其表面并消除表面氧化物层；S123，在环境压力下将少量甲烷引入反应管中，所用甲烷的流速分别为2、3.5、5、7和10sccm，分别对应于总气流中0.3、0.5、0.7、1.0和1.4vol％的浓度；S124，在上述反应气体混合物中流动5min后，停止引入甲烷，在流速为500sccm的氩气和流速为200sccm的氢气下，以100℃/min的速率冷却至室温。采用上述技术方案的石墨烯人工耳蜗电极，至少包括以下有益效果：一、石墨烯增强了触点电极的表面生物活性，使其有利于细胞的粘附、增殖和分化，同时促进其作为植入材料周围神经形成和整合，达到了提高人工耳蜗触点电极表面的生物活性和生物相容性的目的；二、触点电极包括内侧触点和外侧触点，与现有技术中单排触点电极的人工耳蜗电极相比，交错设置的触点电极在植入时可以不用考虑电极触点的方向，在电极植入后，可以选择每对电极中的有效触点进行刺激，内侧触点的生物相容性和活性更佳；外侧触点的机械韧性更优，强强联手；还可灵活交换触点结构组成；三、弯折部的设计使得电极在插入耳蜗时，电极对耳蜗壁的压力，尤其是在转弯处，对鼓阶结构的损伤降到最低，，从而最大程度上保留患者的残余听力，避免造成精细结构的损伤。当插入遇到阻力时，电极载体上的弯折部会引导电极随耳蜗管结构转动以减少插入阻力；四、电极载体为接枝氧化石墨烯的硅胶，提高了硅胶的亲水性，又赋予硅胶抗菌性能，同时降低其细胞毒性，使得人工耳蜗电极的抗菌性、可靠性和安全性大大提高，确保植入电极在人体内长期正常工作，对人工耳蜗制造技术具有推动作用。附图说明图1为本专利技术实施例石墨烯人本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯人工耳蜗电极，其特征在于，包括尖端部、弯折部、触点电极、电极载体和电极丝，其中，/n所述尖端部设置在人工耳蜗电极的最前部，所述电极载体包裹电极丝和半包裹与电极丝一一连接的触点电极，所述弯折部为在电极载体上设置的环形凹槽；所述触点电极包括内侧触点和外侧触点，使用弯折时内侧触点朝向蜗轴，外侧触点背向蜗轴；所述电极丝为波浪形。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯人工耳蜗电极，其特征在于，包括尖端部、弯折部、触点电极、电极载体和电极丝，其中，
所述尖端部设置在人工耳蜗电极的最前部，所述电极载体包裹电极丝和半包裹与电极丝一一连接的触点电极，所述弯折部为在电极载体上设置的环形凹槽；所述触点电极包括内侧触点和外侧触点，使用弯折时内侧触点朝向蜗轴，外侧触点背向蜗轴；所述电极丝为波浪形。


2.根据权利要求1所述的石墨烯人工耳蜗电极，其特征在于，所述电极载体为接枝氧化石墨烯的硅胶。


3.根据权利要求1所述的石墨烯人工耳蜗电极，其特征在于，所述内侧触点为石墨烯涂层的金属片。


4.根据权利要求1所述的石墨烯人工耳蜗电极，其特征在于，所述外侧触点为多孔金属生长石墨烯的薄片。


5.一种权利要求1-4之一所述石墨烯人工耳蜗电极的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10，制作触点电极：高压退火并轧制为片状后，进行激光切割，冲压成型；
S20，制作电极丝：将铂铱合金坯料进行退火、冷拔和矫直为铂铱合金丝；对铂铱合金丝进行和波浪形处理，即为电极丝；将触点电极与电极丝焊接、超声波清洗和等离子处理；
S30，包覆电极载体：将触点电极和电极丝排列后，进行注塑，在电极载体上形成环形凹槽；
S40，对触点电极裸露面激光切割、清洗和电气检验。


6.根据权利要求5所述的石墨烯人工耳蜗电极制作方法，其特征在于，所述触点电极包括内侧触点和外侧触点。


7.根据权利要求6所述的石墨烯人工耳蜗电极制作方法，其特征在于，所述内侧触点的制作包括以下步骤：
S11，将铜基底石墨烯片粘贴于旋涂离心机的主托盘上，将7％的PMMA用移液...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱晓云，祁姝琪，高下，孙晓安，柴人杰，
申请(专利权)人：浙江诺尔康神经电子科技股份有限公司，南京鼓楼医院，
类型：发明
国别省市：浙江;33