专利名称：带药物缓释功能的植入式视网膜微刺激电极芯片的制作方法
技术领域：
本发明涉及人工视网膜技术领域，具体涉及一种带药物缓释功能的植入式视网膜微刺激电极芯片。
背景技术：
视网膜色素变性(retinitis pigmentosa RP)、年龄相关性黄斑病变 (age-related macular degeneration, AMD)等外层视网膜变性疾病，是导致神经性盲的主要眼病，目前尚无有效治疗手段，严重危害人们的生活质量，并造成了巨大的社会负担。 Humayim等用组织学检查发现，在因患RP而失明的眼的视网膜组织中78. 14 %的内层神经元仍存活。Chow等在动物眼中证实视网膜前及视网膜下接受电刺激时，均可记录到视皮层诱发电位反应。这些实验结果表明视觉系统能被外界电刺激激活。人工视网膜通过微型图像采集系统获取外界图像，并将其转化为视网膜内层神经元可以识别的信号，从而恢复变性视网膜盲患者的感光功能。人工视网膜主要适用于外层视网膜变性疾病，如RP、AMD等。最早有关人工视网膜的报道见于1956年，Tassiker等报道将一个小而扁平的光敏硒电池置于1名盲人的视网膜后，短期内患者恢复了光感。20 世纪90年代以后，因为电子技术及医学水平的进步，人工视网膜已成为视觉修复领域发展最快的方向。其基本原理是利用植入的假体将外部视觉信号转化为电信号，直接刺激内层的视网膜神经细胞，以取代感光细胞，使患者产生光幻视，如此变性视网膜盲患者可以恢复一定程度的视觉。依据刺激电极芯片的植入位置，人工视网膜最初分为表层型人工视网膜(刺激芯片位于眼内视网膜表层)、外层型人工视网膜(刺激芯片在视网膜神经上皮与视网膜色素上皮之间)。之后，为降低对视网膜的损伤，又出现了对视网膜的间接电刺激方式， 包括将电极芯片植入到脉络膜与巩膜之间，或固定在巩膜外。中国专利号为200610025215. 4公开了生物医学工程技术领域的“一种可植入的片型视神经微刺激电极”，包括电极基底、微电极、电极内引线、引线基底、引线接口和电缆束。微电极分布在电极基底上并突出于电极基底的表面，在水平方向上由两个或两个以上微电极组成微电极对，所组成的微电极对之间在垂直方向上的空间错开；电极内引线连接微电极和引线接口，并行走在电极基底的表面或层间；引线基底和电极基底直接相连；引线接口分布在引线基底的表面；电缆束是由连接引线接口和外部设备的电缆组成。本发明能有效地刺激视神经纤维，视神经纤维将刺激器产生的刺激电流传导到视皮层，使视皮层产生类似光刺激视网膜后产生的兴奋，从而产生光幻视，且能记录视神经纤维的电位。另外，多项专利提及药物的缓释方法，如101940802专利发明了 “药物缓释性支架”，药物用于抑制血管内膜肥厚；101757718专利发明“植入式磁控药物微芯片的制备方法”，药物释放是利用在药物上覆盖四氧化铁纳米颗粒，从而通过脉冲对药物进行定点、定时、定量的释放；CN200710039131公布了一种“三明治型药物缓释膜及其制备方法”，实现药物的滞后释放，滞后时间可控。CN200610021508提供一种“具有多孔结构的生物材料膜及其制备方法”，用于防止术后组织粘连等。然而，随着研究的深入，电刺激视网膜修复技术逐渐遇到诸多难题，其中一个主要问题一是，植入体内一段时间后，微电极阵列无法有效工作。实验分析得知，原因之一是胶质细胞包裹程度均不同程度地影响视网膜电刺激的治疗效果。
发明内容
针对微电极阵列植入体内一段时间后无法有效工作之不足，本发明解决的技术问题是，克服传统电刺激方式的人工视网膜微电极植入体内后，因少突胶质细胞、小胶质细胞包裹致使微电极无法正常电刺激神经组织。本发明设计一种带药物缓释功能的植入式微刺激电极以解决以上问题。这种带药物缓释功能的植入式微刺激电极，能在施加电刺激脉冲的同时，通过微电极内部微沟道和微沟槽表面的药物缓释层来释放某种化学物质，抑制小胶质细胞及少突胶质细胞对微电极的包裹，增强信号在电极-组织界面的传递。本发明是通过以下的技术方案来实现的带药物缓释功能的植入式视网膜微刺激电极芯片，包括电极基底、微电极、电极内引线、引线基底、引线接口和引线束；各微电极以陈列分布在电极基底上并突出于电极基底的表面，其特征在于，所述电极基底的表层上设有相邻分布的用于药物缓释的圆环形微沟槽，各微电极分别设于圆环形微沟槽的圆心； 该圆环形微沟槽的表面涂敷有药物缓释涂层，该药物通过微沟槽在微电极向电极芯片表面的生物组织释放。进一步，所述电极基底的内层还设有条形微沟道，条形微沟道位于两圆环形微沟槽相邻部位的下层，该条形微沟道在电极芯片的表面不可见，所述条形微沟道通过微孔与圆环形微沟槽连通。本发明具有如下有益效果
1.本发明中，以微电极芯片基底作为平台携带药物，通过多聚物载体控制药物缓释时间，使药物释放，从而达到减弱小胶质细胞和少突胶质细胞等对微电极芯片的包裹，提高神经电刺激信号在电极-组织界面的传递效率。2.本发明在电极基底的表层上设有相邻分布的用于药物缓释的圆环形微沟槽，该圆环形微沟槽的表面涂敷有药物缓释涂层，该药物通过微沟槽释放到电极芯片表面的生物组织，这种设计可以大大提高药物缓释方向性的控制。3.在电极基底的内层还设有条形微沟道与圆环形微沟槽连通，可使药物储存量更大，延长其使用周期。4.该药物缓释涂层采用具有阻滞作用的多聚物载体，可使药物呈现稳定释放，维持稳定的玻璃体内有效浓度，达到抑制小胶质细胞和少突胶质细胞对微电极芯片的包裹， 够增强小胶质细胞及少突胶质细胞等对微电极的亲和力，提高神经电刺激信号在电极-组织界面的传递效率。所述药物缓释涂层，采用多聚物涂层，可保证特定的药物释放速率和持续时间。
图1为本发明的微电极芯片的微电极阵列结构示意图； 图2为本发明的微电极芯片在微电极阵列的横截面示意图；图3为本发明的微电极芯片的微电极阵列及引线接口结构示意图。其中，1 一电极基底，2—微电极，3—圆环形微沟槽，4 一条形微沟道，5 —微孔， 6 —电极内引线，7 —引线基底，8 —引线接口，9 一引线束。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。如图1和图3所示，一种带药物缓释功能的植入式视网膜微刺激电极芯片，包括电极基底1、微电极2、电极内引线6、引线基底7、引线接口 8和引线束9 ；各微电极以陈列分布在电极基底的表层并突出于电极基底的表面，所述电极基底1上设有相邻分布的用于药物缓释的圆环形微沟槽3，各微电极2分别设于圆环形微沟槽3的圆心；该圆环形微沟槽3 的表面涂敷有药物缓释涂层，该药物通过微沟槽3在微电极向电极芯片表面接触到的生物组织释放。所述所述微电极2的半径约为50 100微米，高50 100微米，微电极在空间上按阵列分布，4X 4，…，10 X 10均可以，微电极在横向间隔和纵向间隔约1000微米，其材料为金(Au)。所述电极基底5为长方形，长为2 5毫米，由柔韧性和生物相容性好的材料加工生成。所述引线基底7由柔韧性和生物相容性好的材料加工生成，并和所述电极基底 1直接相连，引线基底7的长2 5毫米，宽为1 2. 5毫米。所述引线束将从各引线接口的引线绑成束，引线的直径是50微米，引出所述的微刺激电极阵列。引线束是所述的微刺激电极芯片和外部的刺激器或记录器的连接电缆束。参见图2，为了增强储藏药物量所述电极基底1的内层还设有条形微沟道4，该条形微沟道4在电极表层不可见，条形微沟道4位于两圆环形微沟槽3相邻部位的下部，所述圆环形微沟槽3通过微孔5与条形微沟道4连通。本发明提供一种带微沟道及药物缓释涂层的微电极芯片，其药物缓释涂层是在微电极基底作为平台携带药物，通过多聚物载体控制药物缓释时间，使药物释放，从而达到抑制少突胶质细胞和小胶质细胞对植入式微电极的包裹，提高神经电刺激信号在电极-组织界面的传递效率。该药物缓释涂层采用多聚物涂层，可保证特定的药物释放速率和持续时间。所述的药物缓释涂层内混合有多聚物载体，该多聚物载体与药物涂层的重量比例为3 1 10 :1。而且，所述的药物缓释涂层为白藜芦醇，药物缓释涂层的分布为0. 01 0. Img/ cm20本带微沟道及药物缓释涂层的微电极芯片的制作方法以聚酰亚胺为衬底材料的多层板，采用FPC工艺制造，在多层板上打孔，作为刺激电极，并在刺激电极上电镀金，然后在第三层布线，将引线连接到引线接口，最终与外界多通道刺激器连接。在第二层的机械层上，刻蚀出条形微沟道。用聚酰亚胺铺在微刺激电极阵列芯片的第一层板上，除去微电极2 周围的聚氨酰亚胺薄膜圆环，在聚酰亚胺薄膜与第一层板之间，形成圆环型镂空，即形成环形微沟槽结构。在第一层机械板与第二层机械板之间打孔，形成微孔5，使圆环形微沟槽3 通过微孔5与条形微沟道4之间联通。电极基底1具有一定的柔韧性和良好的生物相容性，是植入视网膜的色素上皮细胞与神经上皮之间的部分，内为正方形，边长为0 幻毫米，四个90度的边角变为1/4的圆形。所述所述微电极2的半径约为50 100微米，高50 100微米，微电极在空间上按阵列分布，4X 4，…，10 X 10均可以，微电极在横向间隔和纵向间隔约1000微米，其材料为金(Au)。所述引线基底7由柔韧性和生物相容性好的材料加工生成，并和所述电极基底1 直接相连，引线基底7的长0 5)毫米，宽为(1 2. 5)毫米。微电极芯片层间布有电极引线和电极内引线6连接，该段引线比电极内引线粗，有利于减少电阻，宽度约50 100微米，电极引线采用金(Au)。引线接口 8是所述刺激电极芯片内引线和电缆束的接口，布置于引线基底7上，约为长方形。 本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
权利要求
1.带药物缓释功能的植入式视网膜微刺激电极芯片，包括电极基底(1)、微电极(2)、 电极内引线(6)、引线基底(7)、引线接口(8)和引线束(9)；各微电极以陈列分布在电极基底上并突出于电极基底的表面；其特征在于，所述电极基底(1)的上表面设有相邻分布的用于药物缓释的圆环形微沟槽(3)，各微电极(2)分别设于圆环形微沟槽(3)的中部；该圆环形微沟槽(3)的表面涂敷有药物缓释涂层，该药物通过微沟槽(3)在微电极向电极芯片表面的生物组织释放。
2.根据权利要求1所述的带药物缓释功能的植入式视网膜微刺激电极芯片，其特征在于，所述电极基底(1)的内层还设有条形微沟道(4)，该条形微沟道(4)在电极表面不可见， 该条形微沟道(4)位于两圆环形微沟槽(3)相邻部位的下层，所述圆环形微沟槽(3)通过微孔(5)与条形微沟道(4)连通。
3.根据权利要求1所述的带药物缓释功能的植入式视网膜微刺激电极芯片，其特征在于，所述微电极(2)的半径约为50 100微米，高50 100微米，微电极在空间上按阵列分布，4 X 4，…，10 X 10均可以，微电极在横向间隔和纵向间隔约1000微米，其材料为金(Au )； 所述电极基底(5)为长方形，长为2 5毫米，由柔韧性和生物相容性好的材料加工生成。
4.根据权利要求1所述的带药物缓释功能的植入式视网膜微刺激电极芯片，其特征在于，所述引线基底(7)由柔韧性和生物相容性好的材料加工生成，并和所述电极基底(1)直接相连，引线基底(7)的长2 5毫米，宽为1 2. 5毫米。
5.根据权利要求1所述的带药物缓释功能的植入式视网膜微刺激电极芯片，其特征在于，所述药物缓释涂层内混合有多聚物载体，该多聚物载体与药物涂层的重量比例为3 1 10 :1。
6.根据权利要求5所述的带药物缓释功能的植入式视网膜微刺激电极芯片，其特征在于，所述药物缓释涂层为白藜芦醇，药物缓释涂层的分布为0. 01 0. Img/cm2。
全文摘要
本发明提供一种带药物缓释功能的植入式视网膜微刺激电极芯片，包括电极基底和微电极；各微电极以陈列形式分布在电极基底上并突出于电极基底的表面，所述电极基底上设有相邻分布的用于药物缓释的圆环形微沟槽，各微电极分别设于圆环形微沟槽的圆心；该圆环形微沟槽的表面涂敷有药物缓释涂层，该药物通过微沟槽在微电极向微电极芯片表面的生物组织释放。它以微电极基底作为平台携带药物，通过多聚物载体控制药物缓释时间，使药物释放，该药物能提高神经电刺激信号在电极-组织界面的传递效率，提高药物缓释方向性的控制。在电极基底上还设有条形微沟道与圆环形微沟槽连通，该条形微沟道内储存有待缓释的药物，可使药物储存量更大，延长其使用周期。
文档编号A61F9/08GK102335065SQ20111021354
公开日2012年2月1日 申请日期2011年7月28日 优先权日2011年7月28日
发明者侯文生, 刘娜, 刘玮琦, 姚军平, 王星, 郑小林, 阴正勤 申请人:重庆大学