本发明涉及一种神经电极组件及其制备方法、神经电极结构植入系统以及存储介质。
背景技术：
1、神经电极作为一种常见的电信号传输设备，可以在来自生物体内的电信号与外界机器的电信号之间建立联系。神经电极的主要功能是实现以离子为载体的生物电信号与以电子为载体的通用电信号之间的相互转换，从而实现对大脑和外周神经信号的记录和调控。随着脑科学和神经科学的兴起，神经电极作为其重要的研究设备也得到广泛发展。其中植入式神经电极凭借具有高时空分辨率，抗干扰性强和信噪比高等优势，目前已成为疾病监测与治疗和神经元功能解码研究的理想工具被大量使用。
2、目前，植入式神经电极包括硅基刚性神经电极和柔性神经电极。然而，刚性神经电极的机械性能与目标组织例如大脑不匹配，会对大脑造成较大的机械损伤；与刚性神经电极相比，柔性神经电极的机械性能能够较好地与目标组织相匹配，降低与目标组织的相对移动以及目标组织的炎症反应，从而实现对神经信号的长期稳定记录和调控，但是，其机械性能与柔软的生物组织依然存在差异。从而，无论哪种神经电极，在将神经电极植入到目标组织的过程中，生物体的自体运动与植入电极的受迫运动无法达到良好整合，两者之间产生的相对运动会诱发神经电极周围的组织产生较大损伤。这种损伤包括周围神经元直接死亡和炎症反应，炎症会诱使免疫细胞向电极周围迁移，最终导致免疫细胞包裹记录位点。因此，解决如何降低将神经电极植入到目标组织的过程中对神经电极周围的组织造成的损伤这一技术问题具有重要意义。
技术实现思路
1、本发明提供一种神经电极组件，该神经电极组件包括：神经电极结构和柔性的保护层。神经电极结构包括数据信号线和绝缘部，所述数据信号线包括电极位点，所述绝缘部包裹至少部分所述数据信号线且暴露所述电极位点；所述神经电极结构被配置为包括所述电极位点的至少部分在穿过所述保护层之后进入到目标物体中。
2、例如，本发明提供的神经电极组件中，所述保护层包括凝胶。
3、例如，本发明提供的神经电极组件中，所述保护层是质地均匀的凝胶层且是半固态；在所述神经电极结构穿过所述保护层之后至少部分进入所述目标物体中的过程中，所述保护层与所述目标物体的表面贴合。
4、例如，本发明提供的神经电极组件中，所述保护层在垂直于所述目标物体的表面的方向上的厚度的范围是0.05 mm ~ 5 mm。
5、例如，本发明提供的神经电极组件中，所述保护层的杨氏模量为0.1 kpa ~100kpa。
6、例如，本发明提供的神经电极组件中，所述柔性的保护层是固-液分散系统；所述固-液分散系统包括所述凝胶，所述凝胶包括分散质和分散于所述分散质中的胶粒，所述胶粒和/或所述分散质相互连接以构成三维交联网状结构，所述分散质包括高聚物分子；所述三维交联网状结构具有空隙，在所述网状结构的孔隙中充满液体。
7、例如，本发明提供的神经电极组件中，所述凝胶包括水凝胶；所述水凝胶包括明胶水凝胶、温水凝胶、多糖水凝胶、透明质酸水凝胶、葡聚糖水凝胶、共聚物水凝胶、有机金属框架（mofs）水凝胶、环境响应型水凝胶中的一种或多种的组合；或者，所述柔性的凝胶包括光固化凝胶、温度固化凝胶和化学交联凝胶中的至少一种或多种的组合。
8、例如，本发明提供的神经电极组件中，所述水凝胶是可逆水凝胶或不可逆水凝胶。
9、例如，本发明提供的神经电极组件中，所述保护层还包括药物，所述药物包括镇痛药物、消炎药物、凝血药物和神经营养类药物中的一种或多种药物的组合。
10、例如，本发明提供的神经电极组件中，所述镇痛药物包括对乙酰氨基酚、氨基比林、布洛芬、双氯芬酸二乙胺、洛索洛芬、曲马多和可待因中的一种或多种的组合；所述消炎药物包括抗生素、合成的抗菌药物和抗厌氧菌药物中的一种或多种的组合；所述凝血药物包括止血敏、氨基己酸或氨甲环酸中的一种或多种的组合；所述神经营养类药物包括神经生长因子、表皮生长因子、成纤维细胞生长因子、血小板源生长因子、转化生长因子、神经节苷酯和b族维生素中的一种或多种的组合。
11、例如，本发明提供的神经电极组件中，所述药物的质量占所述保护层的材料的总质量的0~20%。
12、例如，本发明提供的神经电极组件中，在所述神经电极结构依次进入所述保护层和所述目标物体中的过程中，所述神经电极结构的移动方向具有沿垂直于所述保护层的表面的垂直方向上的分量；在所述神经电极结构穿过所述保护层的过程中，所述神经电极结构的至少部分的运动方向具有在横向上的分量，所述横向与所述垂直方向相交，所述神经电极结构进入所述目标物体的部分在所述目标物体中的运动方向为所述垂直方向且不具有在所述横向上的分量而不对所述目标物体施加沿所述横向的切割力。
13、例如，本发明提供的神经电极组件中，所述神经电极结构包括辅助植入部分，所述柔性神经电极结构通过所述辅助植入部分被依次引入到所述保护层和所述目标物体中；所述辅助植入部分被配置为可呈柱状而直接依次进入所述保护层和所述目标物体以驱使所述神经电极结构依次进入所述保护层和所述目标物体中，或者，所述辅助植入部分的端部具有辅助植入结构，将所述辅助植入部件与所述辅助植入结构连接组合，所述辅助植入部件依次进入所述保护层和所述目标物体中以驱使所述神经电极结构依次进入所述保护层和所述目标物体中。
14、例如，本发明提供的神经电极组件中，所述保护层是经过对前体溶液进行处理后得到，所述前体溶液包括所述凝胶的前体溶质；所述对前体溶液进行处理包括：对所述前体溶液经过温度改变处理后得到所述保护层，其中，所述前体溶质包括琼脂和/或明胶；或者，对所述前体溶液经过光照处理后得到所述保护层，其中，所述前体溶质包括光固化丝素蛋白溶液和/或光固化胶原蛋白；或者，在所述前体溶液中加入交联剂后，由所述前体溶液中的前体溶质和所述交联剂发生交联反应后得到所述保护层，所述前体和/或包括海藻酸钠、乙酰化海藻酸钠衍生物、磷酸化海藻酸钠衍生物、硫酸化海藻酸钠衍生物和氧化海藻酸钠衍生物溶液中的至少之一；所述交联剂为含二价钙离子（ca2+）和/或二价锶离子（sr2+）的溶液。
15、本发明至少一实施例还提供一种本发明实施例提供的神经电极组件的制备方法，所述制备方法包括：提供所述神经电极结构；以及形成所述柔性的保护层；所述形成所述柔性的保护层包括：形成前体溶液，所述前体溶液包括所述凝胶的前体溶质；以及对所述前体溶液进行处理后形成所述保护层。
16、例如，本发明提供的神经电极组件的制备方法中，所述对前体溶液进行处理包括：对所述前体溶液经过温度改变处理后得到所述保护层，其中，所述前体溶液包括琼脂和/或明胶；或者，所述对前体溶液进行处理包括：对所述前体溶液经过光照处理后得到所述保护层，其中，所述前体溶液包括光固化丝素蛋白溶液、光固化胶原蛋白；或者，所述对前体溶液进行处理包括：在所述前体溶液中加入交联剂，其中，由所述前体溶液和所述交联剂发生交联反应而形成所述凝胶。
17、例如，本发明提供的神经电极组件的制备方法中，所述形成所述柔性的保护层包括：将所述前体溶液添加到所述目标物体的表面以使所述前体溶液在所述目标物体的表面上铺展开；以及对在所述目标物体的表面上铺展开的前体溶液进行所述处理以在所述目标物体的表面上形成所述保护层；或者，所述形成所述保护层包括：将所述前体溶液添加到辅助转移基底上以使所述前体溶液在所述辅助转移基底上铺展开；对在所述辅助转移基底上铺展开的前体溶液进行所述处理以在所述辅助转移基底上形成所述保护层；以及将所述保护层从所述辅助转移基底上转移到所述目标物体的表面上；或者，在所述对前体溶液进行处理包括在所述前体溶液中加入交联剂的情况下，形成所述柔性的保护层包括：将所述前体溶液与所述交联剂在高温环境下混合，通过对所述前体溶液进行降温过程而发生交联反应以形成块状的凝胶；通过对所述块状的凝胶进行切割而得到具有目标厚度的多个所述保护层；以及将所述切割后得到的具有目标厚度的所述保护层转移到所述目标物体的表面上。
18、例如，本发明提供的神经电极组件的制备方法中，在所述对前体溶液进行处理包括在所述前体溶液中加入交联剂的情况下，所在所述前体溶液中加入交联剂包括：利用所述交联剂制备交联剂溶液，并将所述交联剂溶液喷洒到所述铺展开的所述前体溶液的表面。
19、例如，本发明提供的神经电极组件的制备方法中，所述制备方法还包括：在制备所述保护层之前，根据神经电极结构和所述神经电极结构进入到目标物体中的目标位置处所述目标物体的性质确定所述神经电极结构在所述目标位置对所述保护层施加的侧向压力，所述侧向与所述神经电极结构在依次进入所述保护层和所述目标物体的过程中整体上的运动方向相交；以及根据所述侧向压力确定所述柔性的保护层的最小硬度及对应的所述前体溶液的浓度。
20、本发明至少一实施例还提供一种神经电极结构植入系统，所述神经电极结构植入系统包括：处理器以及存储器。存储器包括一个或多个计算机程序模块，所述一个或多个计算机程序模块被存储在所述存储器中并被配置为由所述处理器执行，所述一个或多个计算机程序模块包括用于实现本发明实施例提供的任意一种神经电极组件的使用方法的指令和/或包括用于实现本发明实施例提供的任意一种神经电极组件的制备方法的指令；所述神经电极组件的使用方法包括：在所述目标物体的表面上形成所述保护层之后，将所述神经电极结构先穿过所述保护层之后至少部分植入到所述目标物体中。
21、例如，本发明提供的神经电极结构植入系统中，所述神经电极结构包括辅助植入部分，所述神经电极结构通过所述辅助植入部分被依次引入到所述保护层和所述目标物体中；所述神经电极组件的使用方法包括：将所述辅助植入部分转换到呈柱状的植入状态，然后直接将呈柱状的所述辅助植入部分插入到所述保护层中，且穿过所述保护层之后进入所述目标物体中从而使所述神经电极结构依次进入所述保护层和所述目标物体中；或者，所述辅助植入部分的端部具有辅助植入结构，所述神经电极组件的使用方法包括：将辅助植入部件与所述辅助植入结构可拆卸地连接，将所述辅助植入部件插入到所述保护层中，且穿过所述保护层之后进入所述目标物体中以牵引所述神经电极结构依次进入所述保护层和所述目标物体中；以及去除所述辅助植入部件，并且将至少部分所述神经电极结构保留在所述目标物体中。
22、例如，本发明提供的神经电极结构植入系统中，所述神经电极组件的使用方法还包括：在将至少部分所述神经电极结构保留在所述目标物体中之后，消融所述保护层，或者，将所述保护层保留在所述目标物体的表面。
23、例如，本发明提供的神经电极结构植入系统中，所述消融所述保护层包括：在所述保护层上加入凝胶去除溶液以与所述保护层进行反应而使所述保护层丧失三维交联网状结构。
24、例如，本发明提供的神经电极结构植入系统中，所述凝胶去除溶液为置换剂溶液以与所述保护层进行置换反应而使所述保护层丧失三维交联网状结构。
25、例如，本发明提供的神经电极结构植入系统中，在所述神经电极结构依次进入所述保护层和所述目标物体中的过程中，所述神经电极结构的移动方向具有沿垂直于所述保护层的表面的垂直方向上的分量；在所述神经电极结构穿过所述保护层的过程中，所述神经电极结构的至少部分的运动方向具有在横向上的分量，所述横向与所述垂直方向相交，所述神经电极结构进入所述目标物体的部分在所述目标物体中的运动方向为所述垂直方向且不具有在所述横向上的分量而不对所述目标物体施加沿所述横向的切割力。
26、例如，本发明提供的神经电极结构植入系统中，所述神经电极组件的使用方法还包括：确定目标位置，将所述神经电极结构移动到所述目标位置并在所述目标位置使所述神经电极结构的至少部分穿过所述保护层后被植入到所述目标物体中。
27、本发明至少一实施例提供一种存储介质，所述存储介质是计算机可读存储介质且用于存储非暂时性计算机可读指令，当所述非暂时性计算机可读指令由计算机执行时可实现本发明实施例提供的任意一种神经电极组件的使用方法。