[发明专利]单细胞水平脑功能定位的微纳电极阵列芯片及其制备方法

说明书

本公开提供一种单细胞水平脑功能定位的微纳电极阵列芯片，包括：为刚性绝缘材料的衬底层，制备于上述衬底层上方，用于通过设置的检测位点及电极检测神经电生理信号和神经电化学信号，并将检测到的神经电生理信号和神经电化学信号实时传递给后端采集仪器的导电层，以及形成于所述导电层上方的绝缘层；本公开还提供一种所述的单细胞水平脑功能定位的微纳电极阵列芯片的制备方法；及本公开还提供一种所述的单细胞水平脑功能定位的微纳电极阵列芯片的使用方法。

技术领域

本公开涉及微机电系统技术领域，尤其涉及一种单细胞水平脑功能定位的微纳电极阵列芯片及其制备方法。

背景技术

准确的脑靶区定位是决定手术最终效果的关键性因素。然而，脑立体定位仪本身的精度、颅内空气的流动、术中脑脊液的损耗都会导致脑组织移位。如何实现脑靶区精准功能定位成为提高施术成功率的关键。

人类脑内含有多个功能性核团，各核团相互依存、共同协作构成丰富而又复杂的神经网络。功能定位过程中，空间分辨率的大小决定着靶区定位的精准度，空间分辨率越高，区分的信息单元越小，神经信息描述地越详细。随着微机电系统(MEMS)技术的不断发展，工艺流程的不断成熟，神经信息检测芯片日益优化。美国密西根大学基于MEMS技术制备出检测位点直径为20μm的微纳电极阵列，用于在体神经信息检测，然而，由于检测位点尺寸较大，空间分辨率仍处于多细胞水平，不利于靶区的精准功能定位。德国海因里希·海涅大学研制出检测位点直径为4μm的单通道电极，然而，由于通道数较少，缺少对比通道，不利于排除信息的偶然性。因此，亟需能够实现脑靶区精准功能定位的多通道单细胞水平检测工具，但这也对神经信息检测芯片的加工工艺提出挑战。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本公开提供了一种单细胞水平脑功能定位的微纳电极阵列芯片及其制备方法，以期解决上述提及的技术问题中的至少之一。

(二)技术方案

本公开提供一种单细胞水平脑功能定位的微纳电极阵列芯片，包括：

衬底层，为刚性绝缘材料；

导电层，制备于上述衬底层上方，用于通过设置的检测位点及电极检测神经电生理信号和神经电化学信号，并将检测到的神经电生理信号和神经电化学信号实时传递给后端采集仪器；以及

绝缘层，形成于所述导电层上方。

在本公开实施例中，所述导电层包括：设置有神经信息检测位点的尖端、电极、设置有焊点的焊盘、及将所述神经信息检测位点与其相对应所述焊点一一相连接的检测位点引线、及将所述电极与其相对应所述焊点一一相连接的电极引线。

进一步地，所述电极包括：第一神经电生理信号检测参比电极、第二神经电生理信号检测参比电极、第三神经电生理信号检测参比电极及神经电化学信号检测对电极。

在本公开实施例中，所述检测位点包括：

神经电化学信号检测位点，对其进行纳米材料和聚合物抗干扰离子膜的修饰，用于对神经递质进行检测，获得神经电化学信号；

神经电生理信号检测位点，对其进行纳米材料修饰，用于对神经细胞放电信号进行检测，获得神经电生理信号。

进一步地，所述神经递质为多巴胺、尿酸、抗坏血酸、五羟色胺、去甲肾上腺素、谷氨酸中的任意一种及其组合。

进一步地，对所述神经电化学信号检测位点的修饰为，在所述神经电化学信号检测位点涂覆Nafion阳离子交换膜，以阻止阴离子干扰物对电极检测造成干扰。

进一步地，能够实现8个神经电化学信号检测位点和24个神经电生理信号检测位点，共32个检测位点同时工作。