一种基于再生丝素蛋白的柔性微针电极制备方法

本发明涉及生物医用传感器领域，尤其涉及一种基于再生丝素蛋白的柔性微针电极制备方法。

背景技术：

1、蚕丝是一种常见且易于获取的生物材料，再生丝素蛋白来源于蚕丝，其良好的生物相容性、亲肤性、可降解性，在医疗健康、柔性电子传感等领域有着很好的前景。

2、表面生理电信号是身体机能、精神状态和病理诊断的重要指标。基于生理电信号采集技术的进步，心电图、肌电图、脑电图、眼电图等测试已普遍应用于临床。皮肤表皮层中的角质层具有很高的阻抗，由于生理电信号很微弱，所以角质层的高阻抗会导致测试结果的误差大，不利于生理电信号的检测。传统的生理电信号电极，一般为湿电极，而且必须与导电凝胶一起使用，形成低电阻的导电通道。现有的用于电生理信号监测的仪器都是以有线的方式与湿电极相连，患者需要佩戴大量的布线，在使用前需要涂抹导电凝胶，严重的降低了患者的舒适性，极大限制了患者的活动范围。此外，笨重的器械和数量繁多的导线也使得电极在活动过程中存在松动或脱落的风险。

3、中国专利cn108186006a公开了一种半柔性金属干式生物医用电极，所述半柔性金属干式生物医用电极设有柔性基底、刚性微针、医用胶布和屏蔽导线。具有柔性电极的特点，能够很好的贴合皮肤，减少人体的不适；结合微针电极阻抗小、信号精确的特点，具有可重复使用、适应人群广、稳定性好的优点。但是刚性金属微针的针尖部分较脆，存在断裂的隐患,生物相容性较差，且制作工艺较为复杂，成本略高。此外中国专利cn109998533a公开了一种柔性微针电极阵列装置及制备方法，所述柔性微针电极阵列装置，包括柔性衬底和柔性衬底上表面的由多个柔性微针电极组成的柔性微针电极阵列。微针力学强度足以穿透皮肤高阻角质层，对皮肤实现微创，柔性衬底可实现与皮肤的良好贴合。但使用聚合物pi(聚亚酰胺)作为微针的制作材料，使得微针在使用过程中存在生物安全性的隐患。

4、因此，研制出一种工艺简单、成本低廉且具有良好生物相容性的丝素蛋白柔性微针电极的制备方法，对生物电信号的持续稳定监测和提高测量精度具有重要作用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种基于再生丝素蛋白的柔性微针电极制备方法，此微针电极具有良好的柔韧性以及良好的生物相容性，在贴肤电子器件等领域有着很广阔的应用前景。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于再生丝素蛋白的柔性微针电极制备方法，包括以下步骤：

4、1)制备再生丝素蛋白溶液；

5、2)在再生丝素蛋白溶液中加入水性聚氨酯溶液、银纳米线分散液以及交联剂混合均匀，置于烘箱中交联；

6、3)将交联后的混合溶液倒入含有针状微孔阵列的pdms模具中，在一定真空度下去除溶液中的气泡，在烘箱中干燥后脱模，得到再生丝素蛋白微针电极。

7、在步骤1)中，再生丝素蛋白溶液的制备过程中采用na2co3溶解蚕丝。

8、在步骤2)中，银纳米线分散液的浓度为10～20mg/ml。

9、在步骤2)中，银纳米线分散液中银纳米线的长度为20～30um。

10、在步骤2)中，使用的交联剂为氮丙啶交联剂。

11、在步骤2)中，交联的温度为60℃～65℃，时间为10min。

12、在步骤3)中，在温度为25℃～30℃条件下将pdms模具置于真空度为0.07～0.09mpa的环境中20～30min去除气泡。

13、一种柔性微针电极，上述制备方法所制备。

14、所述柔性微针电极的应用，将脱模后的柔性微针电极用模具修饰成微针圆片后，用导电银浆将其与医用贴片电极连接起来，组装成再生丝素蛋白柔性微针生物电信号测试传感器。

15、相对于现有技术，本发明技术方案取得的有益效果是：

16、1、本发明再生丝素蛋白的生物相容性良好，作为柔性微针的基底材料接触皮肤后，不会带来炎症反应，使用完之后可以降解。

17、2、本发明柔性微针电极的皮肤接触电阻较低，生物电信号采集方便。

18、3、本发明柔性微针电极具有良好的柔韧性，微针部分在受到压力作用时会弯曲，可实现对皮肤的良好贴附效果且不会对皮肤造成伤害。

技术特征：

1.一种基于再生丝素蛋白的柔性微针电极制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种基于再生丝素蛋白的柔性微针电极制备方法，其特征在于：步骤1)中，再生丝素蛋白溶液的制备过程中采用na2co3溶解蚕丝。

3.如权利要求1所述的一种基于再生丝素蛋白的柔性微针电极制备方法，其特征在于：在步骤2)中，银纳米线分散液的浓度为10～20mg/ml。

4.如权利要求1所述的一种基于再生丝素蛋白的柔性微针电极制备方法，其特征在于：在步骤2)中，银纳米线分散液中银纳米线的长度为20～30um。

5.如权利要求1所述的一种基于再生丝素蛋白的柔性微针电极制备方法，其特征在于：在步骤2)中，使用的交联剂为氮丙啶交联剂。

6.如权利要求1所述的一种基于再生丝素蛋白的柔性微针电极制备方法，其特征在于：在步骤2)中，再生丝素蛋白溶液、水性聚氨酯溶液、银纳米线分散液，三者之间的体积配比是1:2:3，加入氮丙啶交联剂的量为混合溶液体积的1％～2％。

7.如权利要求1所述的一种基于再生丝素蛋白的柔性微针电极制备方法，其特征在于：在步骤2)中，烘箱中交联的温度为60℃～65℃。

8.如权利要求1所述的一种基于再生丝素蛋白的柔性微针电极制备方法，其特征在于：步骤3)中，在温度为25℃～30℃条件下将pdms模具置于真空度为0.07～0.09mpa的环境中20～30min去除气泡。

9.一种柔性微针电极，其特征在于：采用权利要求1～8任一制备方法所制备。

10.权利要求9所述的一种柔性微针电极的应用，其特征在于：将脱模后的柔性微针电极用1cm直径打孔器裁切成微针圆片后，用导电银浆将其与医用贴片电极连接起来，组装成再生丝素蛋白柔性微针生物电信号测试传感器。

技术总结
一种基于再生丝素蛋白的柔性微针电极制备方法，包括以下步骤：1)制备再生丝素蛋白溶液；2)在再生丝素蛋白溶液中加入水性聚氨酯溶液、银纳米线分散液以及交联剂混合均匀后交联；3)将交联后的混合溶液倒入含有针状微孔阵列的PDMS模具中，在一定真空度下去除溶液中的气泡，在烘箱中干燥后脱模，得到再生丝素蛋白微针电极。此微针电极具有良好的柔韧性以及良好的生物相容性，在贴肤电子器件等领域有着很广阔的应用前景。

技术研发人员：郭文熹,陈阳阳,刘璇
受保护的技术使用者：厦门大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/5