[发明专利]柔性透明碳纳米管神经电极阵列在神经光电界面中的应用

说明书

本发明公开了一种柔性透明碳纳米管神经电极阵列在神经电光界面中的应用。本发明利用碳纳米管电极阵列在较宽的波长区间内拥有高透光率，并且在拉伸状态下仍可保持优良电化学性质和光学性质的特性，实现了皮层癫痫电生理信号和双光子钙成像的原位同时记录，以及光刺激下脑电的实时记录，可以高时间/空间分辨率观察神经活动。利用碳纳米管电极阵列优越的柔性和可延展性，可将其用于实时监测脑损伤下的脑电活动；同时，该碳纳米管电极阵列可以与组织完美贴合，形成更高效的大脑/电极界面，有利于信噪比的提高。以上结果均体现了碳纳米管电极阵列在神经系统尤其是机械活性系统电光界面中具有巨大的应用潜力。

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种柔性透明碳纳米管神经电极阵列在神经电光界面中的应用。

背景技术

在现代生物医学的研究和应用过程中，将神经组织与体外环境相连接的神经界面具有重要地位。在基础研究中，由于神经活动中的信息量巨大，需要同时以高时间/ 空间分辨率高采集信息，而单一的电记录技术或光学成像技术均无法满足要求，因此开发新型光电神经界面对神经科学研究具有重要意义。此外光遗传技术的出现为精准控制神经元提供了更多可能，已经渗透到了神经科学的每一个角落，研究者们不仅用它来研究大脑的基础功能，还在动物模型中探索疾病的发病机制，该项技术也对传统的神经界面提出了新的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性透明碳纳米管(Carbon nanotube,CNT)神经电极阵列在神经电光界面中的应用。

本发明要求保护碳纳米管薄膜在制备神经系统电光界面器件中的应用及由碳纳米管薄膜或由碳纳米管薄膜制成的电极或电极阵列组成的神经系统电光界面器件。

上述应用或器件中，所述神经系统具体可选自脊髓、外周神经系统和脑中的至少一种。

所述神经系统电光界面为可同时应用于神经光学成像/刺激系统和电学记录/刺激系统的界面。

所述神经系统电光界面器件能够记录神经系统的神经活动和/或对神经系统进行成像和/或对神经系统进行光刺激；

所述成像具体为光成像，包括钙成像等。

所述碳纳米管薄膜具体可为单壁或多壁碳纳米管薄膜；

所述碳纳米管薄膜具有柔性和高透光率。

该碳纳米管薄膜可按照如下常压CVD(Chemical vapor deposition，CVD)生长方法制得：在惰性气氛中，以镍片为基底，且镍片面朝下放置，以溶解了二茂铁和硫的二甲苯溶液作为碳源和催化剂，进行化学气相沉积，沉积完毕即在镍片表面得到所述碳纳米管薄膜；

具体的，所述惰性气氛可为氢气气氛；

所述惰性气氛的流量可为1500sccm；

所述二茂铁和硫的二甲苯溶液中，二茂铁的浓度可为0.045g/ml，硫的浓度可为0.001g/ml；

所述碳源和催化剂的速率可为5ml/min；

沉积温度可为1160℃；时间可为5-60min，视生长情况而定；

所述方法还包括如下纯化步骤：将生长在镍片表面上的碳纳米管薄膜用镊子揭起后，依次用双氧水和浓硝酸各浸泡三天，再用酒精洗涤。

经过如上处理后，所得碳纳米管薄膜中的单根的碳纳米管被压缩成束，留出很多空穴区，从而形成了蜘蛛网样的结构。所得碳纳米管薄膜可以泡在酒精中保存，使用时转移到水中，薄膜自然展开，用基底捞起。