【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电生理检测、监护，具体涉及一种微创植入的皮芯结构纤维电极及其制备方法。
技术介绍
1、随着科技的发展，神经电生理信号的监测已成为诊断各类神经系统疾病的重要手段，也是揭示疾病发病机制的关键途径之一，在癫痫监测、神经修复等领域有广泛应用。虽然体表电极具有无创优势，但植入式电极能够获取更高精度的生物电信号，这对深入了解生理机制及疾病变化至关重要。此外，植入式电极能够实现长期检测，这对疾病的长期追踪、治疗效果的评估具有重要意义。因此，植入式电极在神经电生理信号的检测领域展现出无可替代的优势，具有广泛应用前景。
2、然而，传统的硬质或二维薄膜状植入电极，形状和尺寸难以适应个体差异和植入部位特殊情况；传统植入电极时需进行高创伤性手术，给患者带来较大痛苦，同时植入过程中可能引起组织损伤和感染；传统硬质植入电极制作过程复杂冗长，无法适应个体和部位间的差异，进行个性化定制存在较大难度，生产成本较高，无法做到快速定制，即时使用；部分现有电极采用金属微粒等导电填料存在潜在毒性问题，同时电极缺少封装层，存在安全隐患，影响电极的功能稳定性和长期可靠性。现有的微创植入电极技术，如依靠导管辅助植入存在定位偏移风险，而采用可降解材料暂时提高机械性能的方法，由于降解时间长，组织适应性和舒适性较差，易导致植入过程的急性损伤。
3、现有技术文献中报道的一种可注射电极(advancedhealthcare materials,2019,8(23):1900892)。该电极采用预聚合物和银微粒材料，通过注射器注射植入目标位置后，材料
4、申请人在经过持续的探索和优化后，本专利技术技术方案成功地采用了微创植入的方法，实现了高效准确的原位固化电极制备。在材料选择方面，该方案采用碳纤维作为骨架材料，同时选用生物相容性良好的导电高分子作为活性层，以及对生物体无毒的硅胶作为包覆基底，以确保电极具备良好的生物稳定性。
5、在实施注射之前，各组分经过充分混合，得到了适于注射的流动预聚合物。之后将预聚合物分别放置在不同的注射器针管中，通过同轴软连接管道，不同组分得以保持分离，并在末端各自成型并进行原位固化形成皮芯结构。注射打印装置的前端针头直接穿透进入到特定组织部位，然后在目标监测位置进行纤维电极的连续打印，待聚合物自然固化后得到皮芯结构的电极。
技术实现思路
1、针对上述现有技术中存在的缺陷，为了解决传统植入电极存在适形性差、电极定制化困难、植入过程操作复杂、植入创伤大和感染风险大等问题，本专利技术提供了一种新的微创植入并原位成型的同轴纤维电极制作方法。本专利技术通过使用生物相容性好的材料制作打印浆料，及采用微创植入的制备方式，显著降低了制作复杂性和成本，极大程度地减少了手术创伤，提高了电极的生物相容性和长期稳定性。
2、本专利技术采用生物相容性好的材料，制备流变性能适宜打印的浆料，通过同轴通道，使用注射器将浆料微创植入目标部位生物组织并快速固化，原位打印同轴电极。得益于原位快速固化的特点，电极可实现与生物组织的紧密结合，可在生物体内实现定点快速制备，同时无需进行大面积切口和暴露，具有微创植入创口小的优点，实现了纤维电极的原位打印和微创植入。原位固化可以根据生物体的解剖结构和需求，将电极精确地定位在特定的监测点上，这种精确定位有助于获得更准确和个体化的监测结果。纤维电极皮芯结构具有自封装的特点，可以有效地保护电极材料免受外界环境的影响，有助于延长电极的使用寿命，避免了电极性能在使用过程中出现不稳定的情况。本专利技术为微创植入与原位制备电生理监测电极提供了一种全新策略。
3、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
4、一方面，本专利技术提供了一种微创植入的皮芯结构纤维电极的制备方法，包括以下步骤：
5、(1)制作打印浆料：分别准备导电浆料和封装浆料；
6、其中，所述导电浆料包含以下质量百分比组分：0-85％导电填料、15-90％聚合物基体材料、0-10％添加剂；
7、所述封装浆料包含可快速成型聚合物，以及0-20％质量浓度的纳米二氧化硅；
8、其中，在导电浆料中添加peg有助于提高其分散性，使得cnf能够均匀分散在导电高分子中，从而改善浆料的流变特性。硅胶作为主要组分，能够与cnf、导电高分子和peg相结合，赋予导电浆料半固化的特性和可成型性。同时，封装浆料通常由硅胶等无毒材料组成，用于保护电极并提供生物相容性。封装浆料的主要作用是覆盖在导电浆料上，形成电极的保护层，从而提高电极的稳定性和生物相容性。
9、电极浆料采用可注射流变前驱体，在注入生物体内时仍保持可塑流动状态，可自主适形填充目标组织表面形态，在后续原位固化后“锁定”最佳的高度契合界面，从而确保电极与生物组织的准确适形性，提高植入后的稳定性。
10、(2)载入浆料：将步骤(1)中准备好的导电浆料和封装浆料分别载入两个注射器中，并分别与同轴针头的内管道和外管道相连；这样，不同的组分可以保持分离，以便在末端结合形成同轴纤维，形成皮芯结构。
11、(3)确定打印轨迹并植入打印：采用磁共振成像影像(magnetic resonanceimaging，mri)辅助确定打印的轨迹，在目标位置用手术器械进行钻孔，或者直接用同轴针头插入，开始电极的打印；
12、所述打印的过程中，内层通道的导电层浆料首先打印0.01-20mm长，形成暴露监测点，接着内层和外层同步开始打印，形成同轴纤维电极；
13、采用医用注射器微创植入，可直接在目标生物体内部位进行电极导电浆料的注入固化，构建植入电极，避免了需进行大面积开放手术暴露的传统硬电极植入方式，可明显减小手术创伤。
14、皮芯结构植入式电极的一步成型：利用同轴针头，实现了皮芯结构植入式电极的一体成型，在这个过程中，封装层浆料被注入外层通道，导电层浆料被注入内层通道。待导电层浆料被挤出一段作为信号检测点后，封装层浆料与导电层浆料同步被挤出，使得封装层与导电层在同一时间一体成型，简化了电极的制备过程。
15、(4)接口设计：在上述步骤(3)打印结束后，取导线，插入尚未固化的同轴纤维电极的末端，使导电浆料和封装浆料在自然状态下固化成型。
16、所述的制备方法，步骤(1)中所述导电填料选自碳材料、导电高分子、金属导电材料中的一种或多种的混合物；
17、所述聚合物基体材料为铂金双组分硅胶；
18、所述添加剂选自聚乙二醇(peg)、丙三醇中的一种或多种的混合物。
19、所述的制备方法，所述碳材料选自碳纳米纤维(cnf)、碳纳本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种微创植入的皮芯结构纤维电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述导电填料选自碳材料、导电高分子、金属导电材料中的一种或多种的混合物；
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碳材料选自碳纳米纤维、碳纳米管、石墨烯、炭黑中的一种或多种的混合物。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述导电高分子选自聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)、聚吡咯、聚苯胺中的一种或多种的混合物。
5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述金属导电材料选自金纳米线/片/颗粒、银纳米线/片/颗粒、铜纳米线/片/颗粒中的一种或多种的混合物。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述封装浆料为硅胶。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述纳米二氧化硅的粒径为1-100nm。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电浆料和封装浆料均为可注射流变体。
9.如权利要求1
10.一种微创植入的皮芯结构纤维电极，其特征在于，通过如权利要求1-9任一项所述的制备方法制备获得。
...【技术特征摘要】
1.一种微创植入的皮芯结构纤维电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述导电填料选自碳材料、导电高分子、金属导电材料中的一种或多种的混合物；
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碳材料选自碳纳米纤维、碳纳米管、石墨烯、炭黑中的一种或多种的混合物。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述导电高分子选自聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)、聚吡咯、聚苯胺中的一种或多种的混合物。
5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述金属导电材料选自金纳米...
【专利技术属性】
技术研发人员：林瑾，李青松，刘志远，李光林，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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