一种磁共振成像兼容的导电浆料复合物及其制备方法

1.本发明涉及一种医用器械技术领域、生物医学工程领域和微纳加工技术领域的导电浆料复合物，具体为一种应用于植入式医疗电子器械的磁共振成像兼容的导电浆料及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，磁共振成像和植入式电子器械已分别发展成可靠的医疗诊断和辅助治疗手段，然而该二者的应用却会由于电磁感应导致互相影响，甚至引起安全问题。随着对磁共振成像兼容的植入式医疗器械、神经接口、脑机接口的研究得到不断深入，由植入物引起的扭力及热损伤等安全风险已逐步降低。然而，植入物与生物组织在磁化性质上的巨大差异会导致了植入物在磁共振成像环境中会造成磁场扭曲，从而产生成像伪影及图像缺失，影响了磁共振成像诊断的临床应用。已有一些研究针对医疗器械的植入式探针进行优化，以减少磁共振伪影的影响。值得注意的是，植入式电子器械中所使用的导电浆料复合物也会引起磁共振成像伪影。导电浆料复合物作为连接植入式电子器械中的芯片、器件与电极等导电元件的重要材料，是植入式电子器械所不可或缺的。因此，需要一种磁共振成像兼容的导电浆料复合物，用于降低植入式医疗器械在医疗影像中的伪影。
3.根据对现有技术的检索发现，kodama t, nakai r, goto k等人在magnetic resonance imaging, 44: 38
‑
45,2017撰文“preparation of an au
‑
pt alloy free from artifacts in magnetic resonance imaging”（磁共振成像中无伪影au
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pt合金的制备），该研究指出直径为3mm长8mm的均相au
‑
pt合金圆柱体（au:pt = 65:35，wt %）在磁共振成像中，相较于纯金、纯铂等其它生物相容的金属材料圆柱体，所造成的伪影可忽略。该研究指出不同磁化性质材料的大块合金（体材料）通过高温退火等工艺可以制备出磁共振成像兼容材料。但该研究中并没有针对磁共振成像兼容的导电浆料复合物提供相应的制备方法，在实际应用中受到限制。
4.综上所述，虽然对磁共振兼容材料的研究得到了一定的进展，但是文献中未见报道能够实现磁共振成像兼容的导电浆料复合物。


技术实现要素：

5.针对植入式电子器械的实际需求与现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种应用于植入式器械的磁共振成像兼容的导电浆料复合物及其制备方法，本发明在导电浆料中选用银和钨两种磁化性质不同的金属粉末材料，从而实现应用该导电浆料复合物的医疗电子器械在植入体内后不产生干扰磁共振成像检测诊断的伪影。具有较好的导电性和生物相容性，并且在磁共振成像中无伪影。其中所述的磁共振成像兼容是指，将该材料加工制备的电子器械植入生物组织后，不会造成磁共振成像中的图像伪影及缺失，即使植入材料在磁共振成像区域内。
6.本发明提供一种磁共振成像兼容的导电浆料复合物，其包括金属粉末材料，金属
粉末材料由银和钨组成，银和钨的质量比为1:1~18:1。
7.优选的，金属粉末材料中，银和钨的粒子直径的范围为0.1~10微米。
8.优选的，金属粉末材料中，银和钨粒子的直径比在1:4~5:1之间。
9.优选的，其还包括合成树脂或有机硅化合物，以金属粉末材料和合成树脂或有机硅化合物的总质量为100%计，其中，金属粉末材料的质量为10%
‑
95%， 合成树脂或有机硅化合物的质量为5%
‑
90%。
10.优选的，还包括稀释剂，稀释剂占金属粉末材料、合成树脂或有机硅化合物和稀释剂总质量的为5%
‑
30%。
11.优选的，其磁化率范围为
‑
70
‑
60 ppm。
12.本发明还提供一种上述磁共振成像兼容的导电浆料复合物的制备方法，具体步骤如下：（1）将稀释剂与合成树脂或有机硅化合物混合均匀；稀释剂包括正庚烷、正己烷、环己烷等弱极性有机溶剂。合成树脂包括环氧树脂、不饱和聚酯、聚酰亚胺树脂等；有机硅化合物包括硅烷偶联剂、硅油、高温硫化硅橡胶、液体硅橡胶等。
13.（2）将银和钨的纳米金属粉末混合，添加入上述混合物中；（3）通过超声震荡或机械震荡方式将混合物混合均匀；（4）将稀释剂部分排出，使混合物达到适宜操作的粘度,粘度范围为500
‑
60000 p。
14.优选的，步骤（3）中，超声震荡的频率范围为30
‑
75 khz，机械振荡的频率范围为10
‑
1000 hz。
15.本发明进一步提供上述磁共振成像兼容的导电浆料复合物加工制备的植入式医疗器械、神经接口或脑机接口。优选的，将磁共振成像兼容的导电浆料复合物通过丝网印刷或点胶置于所需部位，根据合成树脂或有机硅化合物材料性质进行固化制备得到。
16.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明利用不同金属纳米粒子的相反磁化性质，通过优化一定比例的银和钨的纳米颗粒与合成树脂或有机硅化合物混合形成导电浆料复合物，从而提高磁共振兼容性的同时，保持良好的导电性能和生物相容性，可以通过丝网印刷或点胶等方法放置到所需部位，并且可以根据合成树脂或有机硅化合物材料性质进行固化，以便实现应用该导电浆料复合物的医疗电子器械在植入后不干扰相关的磁共振成像检测诊断。
17.本发明使用特定比例银
‑
钨
‑
树脂/有机硅
‑
稀释剂制备得到磁共振成像兼容的导电浆料复合物，具有较好的导电性质并且具有较低的造价。利用该导电浆料复合物制备的植入式医疗器械在磁共振成像中不产生伪影。
附图说明
18.图1为纳米金属粒子银和钨的有机硅复合物的代表性磁场强度与磁化强度曲线。
具体实施方式
19.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明
的保护范围。
20.实施例1本实施例提供一种应用于植入式神经电极的兼容核磁共振成像的导电银浆复合物，即含纳米金属粒子银和钨的有机硅复合物，具体的：（1）以重量份数计，称取环己烷60份，聚二甲基硅氧烷30份，搅拌混合均匀；（2）以重量份数计，称取500纳米粒径的银粉45份和400纳米粒径的钨粉15份，将金属粉末充分震荡混合；（3）通过机械振荡与超声震荡的方式将混合物混合均匀；（4）抽真空，将环己烷部分排出，使混合物达到适宜操作的粘度；（5）0
‑
4℃低温保存。
21.如图1所示为纳米金属粒子银和钨的有机硅复合物的代表性磁场强度与磁化强度曲线，测试数据来自于实施例1，其磁化率为
‑
8.98 ppm。根据不同的混合程度与稀释剂的残留量，复合物丝网印刷的线条宽度为50
‑
1000微米，复合物的方块电阻为0.1
‑
50欧姆。
22.实施例2本实施例提供一种应用于植入式神经电极的兼容核磁共振成像的导电银浆复合物，即含纳米金属粒子银和钨的合成树脂复合物，具体的：（1）以重量份数计，称取正庚烷60份，环氧树脂30份，搅拌混合均匀；（2）以重量份数计，称取2500纳米粒径的银粉45份和10000纳米粒径的钨粉15份，将金属粉末充分震荡混合；（3）通过机械振荡与超声震荡的方式将混合物混合均匀；（4）抽真空，将正庚烷部分排出，使混合物达到适宜操作的粘度；（5）0
‑
4℃低温保存。
23.实施例2的磁化率为
‑
10.52 ppm。根据不同的混合程度与稀释剂的残留量，复合物丝网印刷的线条宽度为100
‑
1000微米，复合物的方块电阻为0.25
‑
200欧姆。
24.实施例3本实施例提供一种应用于植入式神经电极的兼容核磁共振成像的导电银浆复合物，即含纳米金属粒子银和钨的有机硅复合物，具体的：（1）以重量份数计，称取正己烷60份，液体硅橡胶30份，搅拌混合均匀；（2）以重量份数计，称取10000纳米粒径的银粉45份和2000纳米粒径的钨粉15份，将金属粉末充分震荡混合；（3）通过机械振荡与超声震荡的方式将混合物混合均匀；（4）抽真空，将正己烷部分排出，使混合物达到适宜操作的粘度；（5）0
‑
4℃低温保存。
25.实施例3的磁化率为
‑
18.65 ppm。根据不同的混合程度与稀释剂的残留量，复合物丝网印刷的线条宽度为200
‑
1000微米，复合物的方块电阻为0.5
‑
500欧姆。
26.综上所述，本发明利用上述比例的材料及其制备方法，制备得到的兼容核磁共振成像的导电银浆，具有较好的导电性质，且在磁共振成像中无伪影。
27.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。