CN106486288B - 植入式电容器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子领域，公开了一种植入式电容器及其制备方法。其中，该植入式电容器包括：可降解的第一集流体；可降解的第一电极，形成在所述可降解的第一集流体的上表面上；可降解的固态电解质层，形成在所述可降解的第一电极的上表面上；可降解的第二电极，形成在所述可降解的固态电解质层的上表面上；以及可降解的第二集流体，形成在所述可降解的第二电极的上表面上。本发明上述的植入式电容器由于采用了可降解材料制备，失效后能够在体内降解并随循环系统排除体外，无需进行回收，由此减轻了病人身体及经济的双重负担。

Description

植入式电容器及其制备方法

技术领域

本发明涉及电子领域，具体地，涉及一种植入式电容器及其制备方法。

背景技术

近年来，随着纳米材料及微电子技术的迅速发展，具备治疗诊断、促进组织再生等功能的植入式医疗设备在临床上显示了很好的应用前景。目前，植入式医疗系统多采用不可降解材料，治疗后需外科手术取出，增加患者身体及经济上的双重负担。因此，需要一种能够在体液环境下分解并随循环系统排出体外（即，实现体内可降解）的植入式元器件及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种植入式电容器及其制备方法，以克服现有技术中的植入式医疗设备需要单独手术取出的缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供一种植入式电容器，其中，该植入式电容器包括：可降解的第一集流体；可降解的第一电极，形成在所述可降解的第一集流体的上表面上；可降解的固态电解质层，形成在所述可降解的第一电极的上表面上；可降解的第二电极，形成在所述可降解的固态电解质层的上表面上；以及可降解的第二集流体，形成在所述可降解的第二电极的上表面上。

本发明还提供了一种植入式电容器制备方法，其中，该方法包括：制备可降解的第一集流体和可降解的第二集流体；在所述可降解的第一集流体的上表面上形成可降解的第一电极，在所述可降解的第二集流体的上表面上形成可降解的第二电极；以及在所述可降解的第一电极和所述可降解的第二电极之间形成可降解固态电解质层。

通过上述技术方案，在所述可降解的第一集流体和可降解的第二集流体的表面分别形成可降解的第一电极和可降解的第二电极，并在所述可降解的第一电极和可降解的第二电极之间形成可降解的固态电解质层，从而构成上述的植入式电容器。本发明上述的植入式电容器由于采用了可降解材料制备，失效后能够在体内降解并随循环系统排除体外，无需进行回收，由此减轻了病人身体及经济的双重负担。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明一种实施方式的植入式电容器的结构示意图；以及

图2是根据本发明一种实施方式的植入式电容器制备方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

应该指出的是本发明中的“可降解”是指能够被植入部位的体液自然降解，或是能够溶解于所植入部位的体液形成离子溶液或者粒子溶液，然后通过人体的新陈代谢而排出体外，而不是沉积于体内。

图1是根据本发明一种实施方式的植入式电容器的结构示意图。

如图1所示，本发明一种实施方式提供植入式电容器包括：可降解的第一集流体10；可降解的第一电极20，形成在所述可降解的第一集流体10的上表面上；可降解的固态电解质层30，形成在所述可降解的第一电极20的上表面上；可降解的第二电极40，形成在所述可降解的固态电解质层30的上表面上；以及可降解的第二集流体50，形成在所述可降解的第二电极40的上表面上。

通过在所述可降解的第一集流体和可降解的第二集流体的表面分别形成可降解的第一电极和可降解的第二电极，并在所述可降解的第一电极和可降解的第二电极之间形成可降解的固态电解质层，从而构成上述的植入式电容器。本发明上述的植入式电容器由于采用了可降解材料制备，失效后能够在体内降解并随循环系统排除体外，无需进行回收，由此减轻了病人身体及经济的双重负担。

根据本发明一种实施方式，所述电容器由可降解封装材料封装。通过使用可降解封装材料对电容器进行封装，从而形成围绕可降解的第一集流体10、可降解的第一电极层20、可降解的固态电解质层30、可降解的第二电极层40和可降解的第二集流体50的封装层60，以对电容器结构进行保护。

其中，可以通过压延成型法、压膜法或涂布法来形成所述封装层60。所述封装层60的厚度范围可以在10μm-1000μm之间。可降解封装材料选自以下中的一者或多者：胶原、明胶、弹性蛋白、丝素蛋白、蛛丝蛋白、海藻酸钠、壳聚糖、透明质酸、聚己内酯、聚酸酐、聚乳酸和医用可降解聚酯。

根据本发明一种实施方式，所述可降解的第一集流体10和/或所述可降解的第二集流体50的材料为镁、基于镁的镁合金、基于钛的钛合金或铁基金属复合材料，或者所述可降解的第一集流体10和/或所述可降解的第二集流体50的材料为金属纳米颗粒。其中，第一集流体10和所述可降解的第二集流体50可以采用相同的材料或不同的材料。

优选地，铁基合金可以为医用不锈钢等，金属纳米颗粒可以为金纳米颗粒。

根据本发明一种实施方式，所述可降解的第一电极20和/或所述可降解的第二电极40的材料为纳米级金属氧化物。其中，所述可降解的第一电极20和/或所述可降解的第二电极40可以采用相同的材料或不同的材料。

优选地，纳米级金属氧化物可以为纳米氧化锌和纳米氧化物中的一种或二者的混合物。纳米级金属氧化物的生长可以通过水热法实现。

根据本发明一种实施方式，所述可降解的第一集流体10、所述可降解的第二集流体50、所述可降解的第一电极20以及所述可降解第二电极层40中的至少一者的厚度范围在10μm-1000μm之间。

优选地，对于纳米颗粒的情况，其尺寸范围可以在10nm-100nm之间。

根据本发明一种实施方式，所述可降解的固态电解质层30为可降解高分子胶体层。其中，所述可降解高分子胶体层由可降解高分子的水溶液、或可降解高分子分别与酸、碱或金属盐混合溶液制得。

优选地，所述可降解高分子选自以下中的一者或多者：聚乙烯醇、聚乳酸、胶原、明胶、弹性蛋白、丝素蛋白、蛛丝蛋白、海藻酸钠和壳聚糖。上述的酸可以为硫酸、磷酸、甲酸、乙酸、硝酸或盐酸。上述的碱可以为氢氧化钠或氢氧化钾。上述的盐可以为硫酸钠、硫酸钾、氯化钠、氯化钾、氯化锂、硝酸钠、氯酸钾、磷酸氢二钠或磷酸二氢钠等。上述的溶液的溶剂可以为水。此外，上述可降解高分子的水溶液的浓度范围可以为1-20wt%，上述电解质溶液（即，酸、碱、盐溶液）的浓度范围可以为5-20wt%。

图2是根据本发明一种实施方式的植入式电容器制备方法的流程图。

如图2所示，本发明一种实施方式提供的植入式电容器制备方法包括：

S200，制备可降解的第一集流体和可降解的第二集流体；

S202，在所述可降解的第一集流体的上表面上形成可降解的第一电极，在所述可降解的第二集流体的上表面上形成可降解的第二电极；以及

S204，在所述可降解的第一电极和所述可降解的第二电极之间形成可降解固态电解质层。

通过制备可降解的第一集流体和可降解的第二集流体，在所述可降解的第一集流体和可降解的第二集流体的表面分别形成可降解的第一电极和可降解的第二电极，并在所述可降解的第一电极和可降解的第二电极之间形成可降解的固态电解质层，从而构成上述的植入式电容器。本发明上述的植入式电容器由于采用了可降解材料制备，失效后能够在体内降解并随循环系统排除体外，无需进行回收，由此减轻了病人身体及经济的双重负担。

在该方法中，步骤S204包括：

S2040，在所述可降解的第一电极和所述可降解的第二电极各自的表面上形成可降解固态电解质层；以及

S2042，将所形成的两个可降解固态电解质层相对粘贴以形成一个整体。

其中，两个可降解固态电解质层的粘贴可以利用固态电解质溶液来实现，但本发明不限于此。

在该方法中，该方法还包括：

S206，利用可降解封装材料封装所述可降解第一集流体、所述可降解第一电极层、所述可降解固态电解质层、所述第二电极层和所述可降解第二集流体构成的层叠结构，以封装所述植入式电容器。

通过利用可降解封装材料对植入式电容器层叠结构进行封装形成封装层，可以实现对电容器结构的保护。

根据本发明一种实施方式，可以通过压延成型法、压膜法或涂布法执行所述封装操作。封装层的厚度范围可以在10μm-1000μm之间。可降解封装材料选自以下中的一者或多者：胶原、明胶、弹性蛋白、丝素蛋白、蛛丝蛋白、海藻酸钠、壳聚糖、透明质酸、聚己内酯、聚酸酐、聚乳酸和医用可降解聚酯。

根据本发明一种实施方式，所述可降解的固态电解质层可以为可降解高分子胶体层。其中，所述可降解高分子胶体层由可降解高分子的水溶液、或可降解高分子分别与酸、碱或金属盐混合溶液制得。所述可降解高分子选自以下中的一者或多者：聚乙烯醇、聚乳酸、胶原、明胶、弹性蛋白、丝素蛋白、蛛丝蛋白、海藻酸钠和壳聚糖。

根据本发明一种实施方式，步骤S200包括：

将第一预定量的氯金酸电磁搅拌加热至沸腾后加入第二预定量的柠檬酸以得到金纳米颗粒溶液；

通过沉积法沉积所述金纳米颗粒溶液以得到所述可降解的第一集流体和可降解的第二集流体。

其中，所述第一预定量与所述第二预定量可以由本领域技术人员根据实际情况进行确定，本发明不对此进行限定。

此外，虽然上述步骤S200中描述的是以氯金酸和柠檬酸混合的方式得到金纳米颗粒溶液来形成可降解的第一集流体和可降解的第二集流体，但本发明不限于此，第一集流体和/或可降解的第二集流体的材料还可以为镁、基于镁的镁合金、基于钛的钛合金或铁基金属复合材料。

根据本发明一种实施方式，步骤S204包括：

通过低温水热法在所述可降解的第一集流体和可降解的第二集流体上生长金属氧化物纳米线阵列，以分别形成所述可降解的第一电极和所述可降解的第二电极。

其中，所生长的金属氧化物纳米线阵列可以为氧化锌纳米线阵列。

根据本发明一种实施方式，步骤S2040包括：在所述可降解的第一电极和所述可降解的第二电极各自的表面涂覆可降解高分子与电解质的混合水溶液，以形成可降解固态电解质层；S2042包括：利用所述混合水溶液将所形成的两个可降解固态电解质层相对粘贴以形成一个整体。

在本发明中，上述涉及材料的描述仅仅是示例性的，并非用于限定本发明。

此外，对于植入式电容器的降解时间，可以通过控制所涂覆的可降解封装材料的厚度，或通过对不同封装材料的选择，或改变材料的配比来控制。

虽然本发明上述方法中描述的是先形成植入式电容器层叠结构再对该层叠结构进行封装，但上述内容仅仅是示例性的，并非用于限定本发明。例如，可替换地，可以先制备片状封装层，再在所制备的封装层上形成电容器层叠结构。在该可替换实施方式中，封装层以及电容器层叠结构各自的形成过程可以与上述实施方式相同，在此不再赘述；其不同之处仅在于层叠结构中的可降解的第一集流体和可降解的第二集流体在封装层上制备形成。

下面结合实例描述本发明一种实施方式的植入式电容器制备方法。

利用压延成型法制得聚乳酸薄膜（即，制备封装层）。将100mL 0.1wt%的氯金酸电磁搅拌加热至沸腾后，加入5mL 1wt%的柠檬酸，得到5.5mg/mL的金纳米颗粒溶液。通过沉积法利用所述金纳米颗粒溶液将金纳米颗粒沉积到所述聚乳酸薄膜上（即，在所述封装层上形成集流体），之后利用低温水热法在其上生长氧化锌纳米线阵列（即，形成电极层）。称取2g聚乙烯醇颗粒溶解于10 ml0.1M氯化钠水溶液中，60℃的温度条件下充分搅拌使其溶解（即，制备高分子与电解质混合溶液）。将所述混合溶液旋涂于所述氧化锌纳米阵列层上（即，形成可降解固态电解质层），60℃的温度条件下放置三小时后利用所述混合溶液将相同两片材料的聚乙烯醇层（可降解固态电解质层）相对放置使其粘合。60℃的温度条件下放置24小时使其完全干燥，然后将上述结构置于0.1g/mL聚乙烯醇水溶液中使其完全被封装。充分干燥后得到所述植入式电容器。

本领域技术人员应当理解，上述实例仅仅是示例性的，并非用于限定本发明。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (16)

1.一种植入式电容器，其特征在于，该电容器包括：

可降解的第一集流体；

可降解的第一电极，形成在所述可降解的第一集流体的上表面上；

可降解的固态电解质层，形成在所述可降解的第一电极的上表面上；

可降解的第二电极，形成在所述可降解的固态电解质层的上表面上；以及

可降解的第二集流体，形成在所述可降解的第二电极的上表面上，

其中，所述可降解的第一集流体、所述可降解的第二集流体、所述可降解的第一电极以及所述可降解第二电极层中的至少一者的厚度范围在10μm-1000μm之间，所述电容器由可降解封装材料封装并作为所述电容器的封装层，所述封装层的厚度范围在10μm-1000μm之间，所述可降解封装材料为以下材料中的一者或多者：胶原、明胶、弹性蛋白、丝素蛋白、蛛丝蛋白、海藻酸钠、壳聚糖、透明质酸、聚己内酯、聚酸酐、聚乳酸和医用可降解聚酯。

2.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述可降解的第一集流体和/或所述可降解的第二集流体的材料为镁、基于镁的镁合金、基于钛的钛合金或铁基金属复合材料。

3.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述可降解的第一集流体和/或所述可降解的第二集流体的材料为金属纳米颗粒。

4.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述可降解的第一电极和/或所述可降解的第二电极的材料为纳米级金属氧化物。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电容器，其特征在于，所述可降解的固态电解质层为可降解高分子胶体层。

6.根据权利要求5所述的电容器，其特征在于，所述可降解高分子胶体层由可降解高分子的水溶液、或可降解高分子分别与酸、碱或金属盐混合溶液制得。

7.根据权利要求6所述的电容器，其特征在于，所述可降解高分子选自以下中的一者或多者：聚乙烯醇、聚乳酸、胶原、明胶、弹性蛋白、丝素蛋白、蛛丝蛋白、海藻酸钠和壳聚糖。

8.一种植入式电容器制备方法，其特征在于，该方法包括：

制备可降解的第一集流体和可降解的第二集流体；

在所述可降解的第一集流体的上表面上形成可降解的第一电极，在所述可降解的第二集流体的上表面上形成可降解的第二电极；以及

在所述可降解的第一电极和所述可降解的第二电极之间形成可降解固态电解质层，

该方法还包括：

利用可降解封装材料封装所述可降解第一集流体、所述可降解第一电极层、所述可降解固态电解质层、所述第二电极层和所述可降解第二集流体构成的层叠结构，以封装所述植入式电容器并作为所述植入式电容器的封装层，

其中，所述可降解的第一集流体、所述可降解的第二集流体、所述可降解的第一电极以及所述可降解第二电极层中的至少一者的厚度范围在10μm-1000μm之间，所述封装层的厚度范围在10μm-1000μm之间，所述可降解封装材料为以下材料中的一者或多者：胶原、明胶、弹性蛋白、丝素蛋白、蛛丝蛋白、海藻酸钠、壳聚糖、透明质酸、聚己内酯、聚酸酐、聚乳酸和医用可降解聚酯。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述可降解的第一电极和所述可降解的第二电极之间形成可降解固态电解质层包括：

在所述可降解的第一电极和所述可降解的第二电极各自的表面上形成可降解固态电解质层；以及

将所形成的两个可降解固态电解质层相对粘贴以形成一个整体。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过压延成型法、压膜法或涂布法执行所述封装操作。

11.根据权利要求8-10中任一项所述的方法，其特征在于，所述可降解的固态电解质层为可降解高分子胶体层。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述可降解高分子胶体层由可降解高分子的水溶液、或可降解高分子分别与酸、碱或金属盐混合溶液制得。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述可降解高分子选自以下中的一者或多者：聚乙烯醇、聚乳酸、胶原、明胶、弹性蛋白、丝素蛋白、蛛丝蛋白、海藻酸钠和壳聚糖。

14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，制备可降解的第一集流体和可降解的第二集流体包括：

将第一预定量的氯金酸电磁搅拌加热至沸腾后加入第二预定量的柠檬酸以得到金纳米颗粒溶液；

通过沉积法沉积所述金纳米颗粒溶液以得到所述可降解的第一集流体和可降解的第二集流体。

15.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述可降解的第一集流体的上表面上形成可降解的第一电极，在所述可降解的第二集流体的上表面上形成可降解的第二电极包括：

通过低温水热法在所述可降解的第一集流体和可降解的第二集流体上生长金属氧化物纳米线阵列，以分别形成所述可降解的第一电极和所述可降解的第二电极。

16.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

在所述可降解的第一电极和所述可降解的第二电极各自的表面涂覆可降解高分子与电解质的混合水溶液，以形成可降解固态电解质层；

利用所述混合水溶液将所形成的两个可降解固态电解质层相对粘贴以形成一个整体。

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