CN111920404A - 一种柔性微电极阵列及其制备方法和应用 - Google Patents

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CN111920404A CN202010768290.XA CN202010768290A CN111920404A CN 111920404 A CN111920404 A CN 111920404A CN 202010768290 A CN202010768290 A CN 202010768290A CN 111920404 A CN111920404 A CN 111920404A
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蒋兴宇
董瑞华
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Abstract

本发明提供一种柔性微电极阵列及其制备方法和应用,所述柔性微电极阵列包括柔性聚合物基底和设置于所述柔性聚合物基底上的液态金属电极阵列;所述液态金属电极阵列的材料嵌入所述柔性聚合物基底中;所述液态金属电极阵列中的每一个电极包括电极位点、接口以及连接所述电极位点和接口的导线;所述电极位点的表面设置有贵金属层,所述导线的表面设置有绝缘层。所述柔性微电极阵列具有良好的柔性可拉伸性、细胞相容性和稳定性,能够与神经细胞界面更好地贴合,实现神经元细胞的长期稳定培养和信号实时检测,提高了神经电生理信号检测的灵敏度和质量。所述柔性微电极阵列的制备工艺简单,能够实现批量生产和优化设计,具有广阔的应用前景。

Description

一种柔性微电极阵列及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于神经电极技术领域,具体涉及一种柔性微电极阵列及其制备方法和应用。
背景技术
作为目前神经电生理领域应用最为广泛的电信号监测工具,多通道微电极阵列(Microelectrode arrays,MEAs)可以实现神经细胞或者组织电生理活动的精确检测。利用MEAs信号采集平台,可以有效检测到神经细胞局部场电位或动作电位的实时变化,广泛应用在神经药物筛选、神经环路和脑科学相关研究领域。然而,传统的微电极阵列通常由刚性的硅基或金属材料制成,与神经细胞或脑组织之间存在较大的机械性能差别,在长期使用过程中电极与神经元细胞的贴合不够紧密,严重影响信号检测质量和灵敏度。
理想的神经电极不仅具有生物相容性和生物安全性,而且要具有良好的力学性能,降低脑组织排异反应。近年来,柔性神经电极以其良好的生物相容性和类似脑组织的低杨氏模量,在神经信号监测方面提供了一种稳定可靠的技术工具。柔性神经电极可以大大降低机械刚性植入导致的组织损伤,获取高质量的神经电生理信号。现有的柔性神经电极的研发思路主要包括两方面:一方面是研发新型导电材料,例如石墨烯、碳纳米管或导电高分子材料用于神经信号采集或刺激电极;另一方面是采用新型的柔性基底材料,例如水凝胶、丝素蛋白或细菌纤维素材料等作为神经电极的基底材料。
CN108577827A公开了一种神经电极及其制备方法,所述神经电极包括基底电极,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。所述神经电极兼具海藻酸凝胶的柔性与导电聚合物的导电性,生物相容性良好,与基底电极结合紧密,能够满足神经电极的信号灵敏度及长效安全性要求。CN108553755A公开了一种柔性三维神经电极及其制备方法,该柔性三维神经电极包括柔性基底、检测电极阵列和绝缘层,所述柔性基底表面设置有多个微米柱簇,每一所述微米柱簇包括至少两个微米柱;每一检测电极包括检测位点、连接线和焊点,每一所述检测位点对应一所述微米柱簇,且所述检测位点覆盖所述微米柱簇。该柔性三维神经电极增大了检测位点与大脑组织的接触面积,可以得到稳定的神经电生理信号。但是,上述神经电极在神经电生理信号的检测灵敏度和准确性上仍然存在很大的改进空间。
液态金属具有良好的拉伸导电性能和生物相容性,是制备柔性电子器件的理想材料。CN105944228A公开了一种基于液态金属的植入式柔性神经电极,将液态金属直接喷涂在聚合物基底上封装制作神经电极,实现了植入式神经电极的完全柔性化。但是,该类神经电极仍存在很多弊端,由于液态金属的流动性,导致液态金属并不适用微纳加工技术制备高精度的电极阵列,而且液态金属化学性能十分活泼,制备电极的稳定性和可靠性需要进一步提高。
因此,开发一种稳定可靠且易于制备的柔性微电极阵列,用于神经电生理信号的采集和检测,是本领域的研究重点。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种柔性微电极阵列及其制备方法和应用,所述柔性微电极阵列将柔性聚合物基底和液态金属电极阵列进行结合,并在电极位点上引入贵金属层,使所述柔性微电极阵列具有良好的细胞相容性和稳定性,实现了神经元细胞与电极的完美贴合,显著提高了神经电生理信号检测的灵敏度和质量。
为达到此发明目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供一种柔性微电极阵列,所述柔性微电极阵列包括柔性聚合物基底和设置于所述柔性聚合物基底上的液态金属电极阵列;所述液态金属电极阵列的材料嵌入所述柔性聚合物基底中。
所述液态金属电极阵列中的每一个电极包括电极位点、接口以及连接所述电极位点和接口的导线;所述电极位点的表面设置有贵金属层,所述导线的表面设置有绝缘层。
本发明中,所述液态金属电极阵列的材料包括镓铟合金、镓铟锡合金、铋锡合金或铋锡铅铟合金中的任意一种或至少两种的组合。
优选地,所述液态金属电极阵列的厚度为500~2000nm,例如600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm、1100nm、1300nm、1500nm、1700nm或1900nm,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地,所述柔性聚合物基底的材料包括聚二甲基硅氧烷、聚乳酸、聚酰亚胺、聚乳酸-乙醇酸共聚物或聚己内酯中的任意一种或至少两种的组合。
优选地,所述柔性聚合物基底的厚度为50~200μm,例如60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、130μm、150μm、170μm或190μm,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
本发明中,所述贵金属层的材料包括铂、金、钯或氮化铱中的任意一种或至少两种的组合,优选为铂和/或金。
优选地,所述贵金属层的厚度为100~500nm,例如110nm、120nm、130nm、150nm、180nm、200nm、220nm、280nm、300nm、320nm、350nm、380nm、400nm、420nm、450nm、470nm或490nm,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地,所述绝缘层的材料包括氮化硅、聚二甲基硅氧烷或SU-8胶中的任意一种或至少两种的组合。
优选地,所述绝缘层的厚度为50~200nm,例如60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm或190nm,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地,所述电极位点的直径为30~60μm,例如32μm、35μm、38μm、40μm、42μm、45μm、48μm、50μm、52μm、55μm、57μm或59μm,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地,相邻的所述电极位点之间的间距为50~300μm,例如60μm、80μm、100μm、110μm、130μm、150μm、170μm、190μm、200μm、210μm、230μm、250μm、270μm或290μm,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地,所述导线的线宽为30~80μm,例如32μm、35μm、38μm、40μm、42μm、45μm、48μm、50μm、52μm、55μm、58μm、60μm、62μm、65μm、68μm、70μm、72μm、75μm、77μm或79μm,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
另一方面,本发明提供一种如上所述的柔性微电极阵列的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)按照阵列图形将液态金属油墨印刷于基底材料上,形成电极图案;
(2)将步骤(1)得到的电极图案转印至柔性聚合物基底上,形成液态金属电极阵列;
(3)在步骤(2)得到的液态金属电极阵列的电极位点上沉积贵金属层,在所述液态金属电极阵列的导线上制备绝缘层,得到所述柔性微电极阵列。
优选地,步骤(1)所述阵列图形通过CAD软件设计得到。
优选地,步骤(1)所述印刷的方法为丝网印刷法。
优选地,步骤(1)所述基底材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷或玻璃。
优选地,步骤(1)所述印刷后还包括干燥的步骤。
优选地,步骤(1)所述液态金属油墨为液态金属颗粒分散液。
优选地,所述液态金属颗粒的粒径为100~2000nm,例如150nm、200nm、250nm、300nm、500nm、700nm、900nm、1000nm、1100nm、1300nm、1500nm、1700nm或1900nm,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地,所述液态金属油墨的制备方法包括:将液态金属与溶剂混合、分散,得到所述液态金属油墨。
优选地,所述分散的方法包括超声法和/或机械搅拌法。
优选地,所述溶剂包括正癸醇、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、丙醇或正丁醇中的任意一种或至少两种的组合。
优选地,以所述液态金属的用量为1g计,所述溶剂的用量为0.1~3mL,例如0.12mL、0.15mL、0.2mL、0.25mL、0.3mL、0.35mL、0.4mL、0.45mL、0.5mL、0.55mL、0.6mL、0.65mL、0.7mL、0.75mL、0.8mL、0.85mL、0.9mL、1mL、1.1mL、1.2mL、1.3mL、1.5mL、1.8mL、2mL、2.2mL、2.5mL、2.7mL或2.9mL,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地,步骤(2)所述转印的方法包括:在步骤(1)得到的电极图案表面涂覆柔性聚合物溶液,固化,得到柔性聚合物基底;然后将基底材料剥离,得到所述液态金属电极阵列。
优选地,所述柔性聚合物溶液中包括柔性聚合物、溶剂和任选的固化剂。
优选地,所述柔性聚合物包括聚二甲基硅氧烷、聚乳酸、聚酰亚胺、聚乳酸-乙醇酸共聚物或聚己内酯中的任意一种或至少两种的组合。
优选地,所述涂覆的方法为旋涂。
优选地,步骤(3)所述沉积贵金属层的方法为磁控溅射法。
优选地,步骤(3)所述制备绝缘层的方法为磁控溅射法。
优选地,所述制备方法具体包括如下步骤:
(1)按照阵列图形将液态金属油墨通过丝网印刷法印刷于基底材料上,干燥,形成电极图案;
(2)在步骤(1)得到的电极图案表面涂覆柔性聚合物溶液,固化,得到柔性聚合物基底;将所述基底材料剥离,得到液态金属电极阵列;
(3)在步骤(2)得到的液态金属电极阵列上覆盖掩膜版I后在电极位点上通过磁控溅射法沉积贵金属层,并利用掩膜版II在所述液态金属电极阵列的导线上溅射制备绝缘层,得到所述柔性微电极阵列。
另一方面,本发明提供一种如上所述的柔性微电极阵列在神经电生理信号检测中的应用。
优选地,所述神经电生理信号包括海马神经元电生理信号。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
本发明提供的柔性微电极阵列将柔性聚合物基底和液态金属电极阵列进行结合,并在电极位点上引入贵金属层,具有良好的细胞相容性,能够实现神经元细胞的长期稳定培养和信号实时检测。所述柔性微电极阵列的杨氏模量较低,机械弹性适宜,具有良好的拉伸稳定性,在100%拉伸强度下稳定循环400次以上,且循环前后电阻的变化率小于7%;能够与神经细胞界面更好地贴合,提高信号检测的灵敏度和信噪比。所述柔性微电极阵列的阻抗较低,1kHz下的平均阻抗为80kΩ,满足了神经电生理信号检测的阻抗要求。所述柔性微电极阵列可通过丝网印刷和磁控溅射相结合的方法制备得到,工艺简单,成本较低,能够实现柔性微电极阵列的批量生产和优化设计,具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为实施例1提供的柔性微电极阵列的剖面结构示意图,其中,1表示柔性聚合物基底,2表示液态金属电极阵列,3表示绝缘层,4表示贵金属层;
图2为实施例1提供的柔性微电极阵列的结构示意图,其中,a表示电极位点,b表示导线,c表示接口;
图3为实施例1提供的柔性微电极阵列中电极位点处的局部结构放大图,其中,a表示电极位点,b表示导线;
图4为实施例1提供的柔性微电极阵列的拉伸稳定性结果图;
图5为实施例1、对比例1提供的柔性微电极阵列的阻抗结果对比图;
图6为实施例1提供的柔性微电极阵列的生物相容性测试结果图;
图7为通过实施例1提供的柔性微电极阵列检测原代海马神经元的放电信号结果图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
一种柔性微电极阵列,包括柔性聚合物基底(聚二甲基硅氧烷,PDMS)和液态金属(镓铟合金)电极阵列;所述液态金属电极阵列的材料嵌入所述柔性聚合物基底中;所述液态金属电极阵列中的每一个电极包括电极位点、接口以及连接所述电极位点和接口的导线;所述电极位点的表面设置有贵金属层(铂),所述导线的表面设置有绝缘层(氮化硅);该柔性微电极阵列的剖面结构示意图如图1所示,其中,1表示柔性聚合物基底,2表示液态金属电极阵列,3表示绝缘层,4表示贵金属层;该柔性微电极阵列的结构示意图如图2所示,其中,a表示电极位点,b表示导线,c表示接口;其电极位点处的局部结构放大图如图3所示,其中,a表示电极位点,b表示导线。
制备方法如下:
(1)称取7g镓铟合金加入到1mL正癸醇中,采用超声波细胞破碎仪在30%振幅下超声3min,液态金属在超声作用下转化为微纳米颗粒(平均粒径为400nm),得到液态金属油墨;
(2)利用软件Auto CAD设计阵列图形,阵列图形中共有30个电极,每一个电极包括电极位点、接口以及连接所述电极位点和接口的导线,电极位点的直径为50μm,相邻的电极位点之间的间距为100μm,导线的线宽为30μm;通过丝网印刷法将步骤(1)中获得的液态金属油墨印刷在基底材料(聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜,PET)上,其中,丝网版目数为400目,印刷刮刀为45度斜角的聚氨酯刮刀;印刷完成后置于80℃烘箱中烘干去除残余的正癸醇溶剂,得到电极图案,厚度为10μm;
(3)配制PDMS溶液(PDMS:固化剂=10:1,固含量为15%),将其旋涂在步骤(2)得到的电极图案表面,旋涂转速为1000rpm;待PDMS固化后,得到厚度为100μm的柔性聚合物基底;将基底材料PET薄膜剥离,此时液态金属电极阵列转印到柔性聚合基底PDMS上,即得到液态金属电极阵列;
(4)在步骤(2)得到的液态金属电极阵列上覆盖掩膜版,采用磁控溅射镀膜仪(Lesker Lab18)在电极位点上磁控溅射法沉积铂纳米颗粒,形成厚度为300nm的贵金属层;利用双腔磁控溅射仪在导线上沉积氮化硅,形成厚度为100nm的绝缘层,得到所述柔性微电极阵列。
实施例2
一种柔性微电极阵列,包括柔性聚合物基底(聚酰亚胺)和液态金属(镓铟合金)电极阵列;所述液态金属电极阵列的材料嵌入所述柔性聚合物基底中;所述液态金属电极阵列中的每一个电极包括电极位点、接口以及连接所述电极位点和接口的导线;所述电极位点的表面设置有贵金属层(金),所述导线的表面设置有绝缘层(氮化硅)。
制备方法如下:
(1)称取3g镓铟合金加入到1mL正癸醇中,采用超声波细胞破碎仪在30%振幅下超声5min,液态金属在超声作用下转化为微纳米颗粒(平均粒径为200nm),得到液态金属油墨;
(2)利用软件Auto CAD设计阵列图形,阵列图形中共有30个电极,每一个电极包括电极位点、接口以及连接所述电极位点和接口的导线,电极位点的直径为60μm,相邻的电极位点之间的间距为200μm,导线的线宽为50μm;通过丝网印刷法将步骤(1)中获得的液态金属油墨印刷在基底材料(聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜,PET)上,并置于80℃烘箱中烘干去除残余的正癸醇溶剂,得到电极图案,厚度为5μm;
(3)配制聚酰亚胺溶液(质量百分含量为20%),将其旋涂在步骤(2)得到的电极图案表面,旋涂转速为1000rpm;将聚酰亚胺固化,得到厚度为120μm的柔性聚合物基底;将基底材料PET薄膜剥离,此时液态金属电极阵列转印到柔性聚合基底聚酰亚胺上,即得到液态金属电极阵列;
(4)在步骤(2)得到的液态金属电极阵列上覆盖掩膜版,利用磁控溅射法在电极位点沉积金纳米颗粒,形成厚度为500nm的贵金属层;利用双腔磁控溅射仪在导线上沉积氮化硅,形成厚度为200nm的绝缘层,得到所述柔性微电极阵列。
实施例3
一种柔性微电极阵列,包括柔性聚合物基底(聚乳酸-乙醇酸共聚物,PLGA)和液态金属(镓铟合金)电极阵列;所述液态金属电极阵列的材料嵌入所述柔性聚合物基底中;所述液态金属电极阵列中的每一个电极包括电极位点、接口以及连接所述电极位点和接口的导线;所述电极位点的表面设置有贵金属层(铂),所述导线的表面设置有绝缘层(氮化硅)。
制备方法如下:
(1)称取5g镓铟合金加入到1mL正癸醇中,采用超声波细胞破碎仪在30%振幅下超声3min,液态金属在超声作用下转化为微纳米颗粒(平均粒径为500nm),得到液态金属油墨;
(2)利用软件Auto CAD设计阵列图形,阵列图形中共有30个电极,每一个电极包括电极位点、接口以及连接所述电极位点和接口的导线,电极位点的直径为40μm,相邻的电极位点之间的间距为50μm,导线的线宽为30μm;通过丝网印刷法将步骤(1)中获得的液态金属油墨印刷在基底材料(聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜,PET)上,并置于80℃烘箱中烘干去除残余的正癸醇溶剂,得到电极图案,厚度为20μm;
(3)配制PLGA溶液(质量百分含量为15%),将其旋涂在步骤(2)得到的电极图案表面,旋涂转速为1200rpm;将PLGA溶剂挥发后固化,得到厚度为80μm的柔性聚合物基底;将基底材料PET薄膜剥离,此时液态金属电极阵列转印到柔性聚合物基底PLGA上,即得到液态金属电极阵列;
(4)在步骤(2)得到的液态金属电极阵列上覆盖掩膜版,利用磁控溅射法在电极位点沉积铂纳米颗粒,形成厚度为200nm的贵金属层;利用双腔磁控溅射仪在导线上沉积氮化硅,形成厚度为50nm的绝缘层,得到所述柔性微电极阵列。
对比例1
一种柔性微电极阵列,其与实施例1的区别仅在于,所述电极位点的表面不设置贵金属层;其他结构及材料均与实施例1相同。
性能测试:
(1)拉伸导电性和电化学性能
利用电化学工作站(1040C,CH Instruments,USA)和往复拉伸仪测试实施例1~3提供的柔性微电极阵列在拉伸过程中的导电性能变化,以此来判断柔性电极微阵列的拉伸稳定性。
其中,实施例1提供的柔性微电极阵列的拉伸稳定性结果图如图4所示,从图4中可知,在100%拉伸强度下,所述柔性微电极阵列在400次循环过程中电阻没有发生明显的变化,电阻从5.58Ω增加至5.95Ω,电阻的变化ΔR/R<7%。
(2)阻抗测试
利用电化学阻抗谱测试实施例1~3、对比例1提供的柔性微电极阵列的阻抗,测试方法为Electrochemical impedance spectroscopy标准方法。其中,实施例1与对比例1的阻抗结果对比图如图5所示,从图5中可知,与对比例1中未设置贵金属层的柔性微电极阵列相比,本发明实施例1中提供的含有贵金属层的柔性微电极阵列阻抗明显减小,铂电极在1kHz下的阻抗平均值为80kΩ(4Ω.cm2),可以满足神经信号检测的阻抗要求。
(3)生物相容性测试
将从胎鼠中提取的原代海马神经元培养在实施例1提供的柔性微电极阵列表面,培养7天后用戊二醛进行固定,再利用无水乙醇进行梯度脱水,通过扫描电子显微镜(SEM,Hitachi-SU8220)观察神经元细胞的形态,得到实施例1提供的柔性微电极阵列的生物相容性测试结果图如图6所示,从图6中可知,海马神经元细胞在柔性电极阵列表面形态良好,突触充分铺展,证明本发明提供的柔性微电极阵列具有良好的生物相容性,能够实现神经元细胞的长期稳定培养。
(4)用于神经电生理信号的检测
将本发明提供的柔性微电极阵列用于神经电生理信号的检测,通过其获取原代海马神经元的放电信号,具体方法为:
将原代海马神经元培养在柔性神经电极阵列表面,密度为20万/平方厘米,每隔2天进行半定量换液,在培养在14天以后,将柔性电极阵列连接在商用的MEA放大器上,设置信号接收频率为50000Hz,连续记录120s,获得海马神经元的放电信号。
图7为通过实施例1提供的柔性微电极阵列检测原代海马神经元的放电信号结果图,虚线方框代表放电信号间隔,从图7中可知,本发明提供的柔性微电极阵列能够检测并获取原代海马神经元的放电信号,最大幅值在40μV左右,时间间隔为2.5ms,具有良好的检测灵敏度。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的一种柔性微电极阵列及其制备方法和应用,但本发明并不局限于上述工艺步骤,即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性微电极阵列,其特征在于,所述柔性微电极阵列包括柔性聚合物基底和设置于所述柔性聚合物基底上的液态金属电极阵列;所述液态金属电极阵列的材料嵌入所述柔性聚合物基底中;
所述液态金属电极阵列中的每一个电极包括电极位点、接口以及连接所述电极位点和接口的导线;所述电极位点的表面设置有贵金属层,所述导线的表面设置有绝缘层。
2.根据权利要求1所述的柔性微电极阵列,其特征在于,所述液态金属电极阵列的材料包括镓铟合金、镓铟锡合金、铋锡合金或铋锡铅铟合金中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,所述液态金属电极阵列的厚度为500~2000nm;
优选地,所述柔性聚合物基底的材料包括聚二甲基硅氧烷、聚乳酸、聚酰亚胺、聚乳酸-乙醇酸共聚物或聚己内酯中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,所述柔性聚合物基底的厚度为50~200μm。
3.根据权利要求1或2所述的柔性微电极阵列,其特征在于,所述贵金属层的材料包括铂、金、钯或氮化铱中的任意一种或至少两种的组合,优选为铂和/或金;
优选地,所述贵金属层的厚度为100~500nm;
优选地,所述绝缘层的材料包括氮化硅、聚二甲基硅氧烷或SU-8胶中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,所述绝缘层的厚度为50~200nm。
4.根据权利要求1~3任一项所述的柔性微电极阵列,其特征在于,所述电极位点的直径为30~60μm;
优选地,相邻的所述电极位点之间的间距为50~300μm;
优选地,所述导线的线宽为30~80μm。
5.一种如权利要求1~4任一项所述的柔性微电极阵列的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
(1)按照阵列图形将液态金属油墨印刷于基底材料上,形成电极图案;
(2)将步骤(1)得到的电极图案转印至柔性聚合物基底上,形成液态金属电极阵列;
(3)在步骤(2)得到的液态金属电极阵列的电极位点上沉积贵金属层,在所述液态金属电极阵列的导线上制备绝缘层,得到所述柔性微电极阵列。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述印刷的方法为丝网印刷法;
优选地,步骤(1)所述基底材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷或玻璃;
优选地,步骤(1)所述印刷后还包括干燥的步骤;
优选地,步骤(1)所述液态金属油墨为液态金属颗粒分散液;
优选地,所述液态金属颗粒的粒径为100~2000nm;
优选地,所述液态金属油墨的制备方法包括:将液态金属与溶剂混合、分散,得到所述液态金属油墨;
优选地,所述分散的方法包括超声法和/或机械搅拌法;
优选地,所述溶剂包括正癸醇、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、丙醇或正丁醇中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,以所述液态金属的用量为1g计,所述溶剂的用量为0.1~3mL。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述转印的方法包括:在步骤(1)得到的电极图案表面涂覆柔性聚合物溶液,固化,得到柔性聚合物基底;然后将基底材料剥离,得到所述液态金属电极阵列;
优选地,所述柔性聚合物溶液中包括柔性聚合物、溶剂和任选的固化剂;
优选地,所述柔性聚合物包括聚二甲基硅氧烷、聚乳酸、聚酰亚胺、聚乳酸-乙醇酸共聚物或聚己内酯中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,所述涂覆的方法为旋涂。
8.根据权利要求5~7任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述沉积贵金属层的方法为磁控溅射法;
优选地,步骤(3)所述制备绝缘层的方法为磁控溅射法。
9.根据权利要求5~8任一项所述的制备方法,其特征在于,所述制备方法具体包括如下步骤:
(1)按照阵列图形将液态金属油墨通过丝网印刷法印刷于基底材料上,干燥,形成电极图案;
(2)在步骤(1)得到的电极图案表面涂覆柔性聚合物溶液,固化,得到柔性聚合物基底;将所述基底材料剥离,得到液态金属电极阵列;
(3)在步骤(2)得到的液态金属电极阵列上覆盖掩膜版I后在电极位点上通过磁控溅射法沉积贵金属层,并利用掩膜版II在所述液态金属电极阵列的导线上溅射制备绝缘层,得到所述柔性微电极阵列。
10.一种如权利要求1~4任一项所述的柔性微电极阵列在神经电生理信号检测中的应用;
优选地,所述神经电生理信号包括海马神经元电生理信号。
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