CN109498984A - 一体化可降解的电刺激导线及其制备方法 - Google Patents

一体化可降解的电刺激导线及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种一体化可降解的电刺激导线及其制备方法。其中，一体化可降解的电刺激导线包括：导线主体；以及尖端，位于导线主体的一端，其至少部分与导线主体呈一体化制备；其中导线主体和尖端的材料均为可降解材料。采用具有可降解特性的材料作为电极和封装层，以不同的原料为模板，制备出一体化可降解的电刺激导线，一体化设计有效解决了连接部易脱落的问题，同时可以在人体内外进行降解，具有较高的舒适度和安全性；制备该类电刺激导线的方法涉及的原料来源广、制备过程简单、性能稳定、可降解、经济成本低、可用于大规模制备。

Description

一体化可降解的电刺激导线及其制备方法
技术领域
本公开属于电刺激治疗技术和可降解材料技术领域，涉及一种一体化可降解的电刺激导线及其制备方法。
背景技术
电刺激在初期是应用于康复治疗的方法，主要涉及被动刺激，延缓偏瘫患者因为肌肉废用而引起的肌萎缩、消炎、促进机体的康复速度；随着电刺激应用概念的泛化，目前电刺激已经拓展至名目繁多的各类肌肉刺激、神经刺激。其中，神经电刺激可以用于治疗例如帕金森氏病、肌张力障碍、慢性疼痛、运动徐缓、癫痫症和发作、进食失调、以及情绪障碍等。典型地，神经电刺激的形式为：含有在导线端头处或在导线端头附近的刺激电极的电刺激导线向目标神经元提供刺激。
目前，能够代替或矫正肢体和器官已丧失的功能，同时理论上兼以神经系统功能重建的电刺激形式和各种刺激手段，统称为功能性电刺激(functional electricalstimulation，FES)。此技术在临床相关疾病治疗与运动康复保健领域的应用较为广泛。功能性电刺激可治疗人体疾病，通过合理有效的电刺激可改善肢体活动能力，减少肌肉缺血缺氧，预防肌肉萎缩，增强肌肉和肌群功能，且可实现锻炼肌肉的力量、耐力及肌群协调性的目的，缓解肌紧张、肌痉挛以及关节肿胀与疼痛的症状。
现有的电刺激导线通常具有端头电极，包括远端部，近端部，和沿纵向延伸的长度，并包括导线本体，经由连接部将多个段进行连接。该导线本体包括可扩张的网沿该电刺激导线的远端部分，其中多个端头电极连接到导线本体。但在具体使用过程中存在不足，如导线硬度大、易断裂、在人体内很难降解，部分刺激治疗需要二次手术取出，连接部易脱落、环形电极刺激不能定向传导等，使得患者的舒适度和安全性降低。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本公开提供了一种一体化可降解的电刺激导线及其制备方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。
(二)技术方案
根据本公开的一个方面，提供了一种一体化可降解的电刺激导线，包括：导线主体；以及尖端，位于导线主体的一端，其至少部分与导线主体呈一体化制备；其中导线主体和尖端的材料均为可降解材料。
在本公开的一些实施例中，导线主体包括：金属线，以及封装层，该封装层包覆于金属线外围，该尖端与导线主体中的金属线呈一体化。
在本公开的一些实施例中，金属线的材料为可降解纯金属或以其为基材的合金材料；可降解纯金属包括：镁、铁、锌、钨、钙、锌或锶；合金材料包括：镁基合金，铁基合金，锌基合金，钙基、锌基或锶基大块非晶合金；封装层的材料为可降解高分子材料，包括：PLGA、PGA或PHBV。
在本公开的一些实施例中，导线主体包括：高分子线，金属层，该金属层包覆于高分子线外围，以及封装层，该封装层包覆于金属层外围；该尖端与高分子线呈一体化，且外围包覆有金属层。
在本公开的一些实施例中，高分子线的材料为可降解高分子材料，包括：PLGA、PGA、PLA或PHBV；金属层的材料为可降解纯金属或以其为基材的合金材料；可降解纯金属包括：镁、铁、锌、钨、钙、锌或锶；合金材料包括：镁基合金，铁基合金，锌基合金，钙基、锌基或锶基大块非晶合金；封装层的材料为可降解高分子材料，包括：PLGA、PGA或PHBV。
在本公开的一些实施例中，封装层的厚度介于10μm～500μm之间。
在本公开的一些实施例中，电刺激导线的形状包括：针状、弯钩状以及棒状。
根据本公开的另一个方面，提供了一种一体化可降解电刺激导线的制备方法，包括：制备尖端与导线主体一体化的金属线结构；利用高分子原料制备封装层；以及利用封装层将金属线结构进行封装，得到一体化可降解的电刺激导线。
在本公开的一些实施例中，制备尖端与导线主体一体化的金属线结构包括：对金属线进行化学腐蚀、锉磨或表面等离子体处理，从而去除金属表面的氧化层，使金属线完全外露；以及采用切割、挫磨的方式处理金属线，获得尖端与导线主体一体化的金属线结构。
根据本公开的又一个方面，提供了一种一体化可降解电刺激导线的制备方法，包括：制备尖端与导线主体一体化的高分子线结构；在高分子线结构上沉积金属层；利用高分子原料制备封装层；以及利用封装层将沉积有金属层的高分子线结构进行封装，得到一体化可降解的电刺激导线。
在本公开的一些实施例中，制备尖端与导线主体一体化的高分子线结构包括：将高分子线熔融，置于尖端和主体结构一体化的微针模具中成型，得到尖端和主体结构一体化的高分子线结构；或者将配置好的高分子溶液置于尖端和主体结构一体化的微针模具中成型，得到尖端和主体结构一体化的高分子线结构；或者将配置好的高分子溶液置于尖端结构的微针模具中成型，得到尖端结构，利用对应的高分子溶液将尖端结构与高分子线一体化处理，得到尖端与导线主体一体化的高分子线结构。
在本公开的一些实施例中，微针模具包括：基板和微针阵列，微针阵列形成于基板上，基板和微针阵列分别采用不同材料制备，或采用相同材料一体化成型制备。
在本公开的一些实施例中，微针模具的形状包括：针状、弯钩状以及棒状。
在本公开的一些实施例中，尖端和主体结构一体化的微针模具中一体化结构的半径介于800μm～1000μm之间，高度介于3cm～6cm之间；该尖端为圆锥形，其底半径介于800μm～1000μm之间；顶半径介于10μm～30μm之间；高度介于0.5cm～2cm之间；尖端结构的微针模具中的尖端结构为圆锥形，其底半径介于800μm～1000μm之间；顶半径介于10μm～30μm之间；高度介于0.5cm～2cm之间；基板厚度介于2cm～7cm之间。
在本公开的一些实施例中，在高分子线结构上沉积金属层的方法包括：喷涂金属液体、磁控溅射纳米尺度金属或电子束蒸发金属。
在本公开的一些实施例中，在高分子线结构上沉积金属层步骤之前还包括：对高分子线进行表面处理，提高其粗糙度；采用的表面处理方法包括：表面清洗、表面等离子体处理、超声处理或短波紫外光处理。
在本公开的一些实施例中，利用高分子原料制备封装层包括：将高分子原料溶解在溶剂中，配置高分子溶液；将配置好的高分子溶液置于一定尺寸的沟槽里，待其半干时与沟槽剥离得到相应尺寸的高分子薄膜，作为封装层。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开提供的一体化可降解的电刺激导线及其制备方法，具有以下有益效果：
采用具有可降解特性的材料作为电极和封装层，以不同的原料为模板，制备出一体化可降解的电刺激导线，一体化设计有效解决了连接部易脱落的问题，同时可以在人体内外进行降解，具有较高的舒适度和安全性；制备该类电刺激导线的方法涉及的原料来源广、制备过程简单、性能稳定、可降解、经济成本低、可用于大规模制备。
附图说明
图1为本公开一体化可降解的电刺激导线第一实施例的结构示意图。
图2为本公开一体化可降解的电刺激导线第二实施例的结构示意图。
图3为根据本公开一实施例制备第一实施例所示的一体化可降解的电刺激导线的方法流程图。
图4为依照图3所示的流程制备一体化可降解的电刺激导线的过程示意图。
图5为根据本公开另一实施例制备第二实施例所示的一体化可降解的电刺激导线的方法流程图。
图6为依照5所示的流程制备一体化可降解的电刺激导线的过程示意图。
图7为根据本公开实施例尖端+主体结构一体化的微针模具示意图。
图8为图7所示的微针模具的主视图和左视图。
图9为根据本公开实施例尖端结构的微针模具示意图。
图10为图9所示的微针模具的主视图和左视图。
【符号说明】
11，21-尖端； 12，22-导线主体；
121-金属线； 122，223-封装层；
211，221-高分子线； 212，222-金属层。
具体实施方式
本公开提供了一种一体化可降解的电刺激导线及其制备方法，通过采用具有可降解特性的材料作为电极和封装层，以不同的原料为模板，制备出一体化可降解的电刺激导线，一体化设计有效解决了连接部易脱落的问题，同时可以在人体内外进行降解，具有较高的舒适度和安全性；制备该类电刺激导线的方法涉及的原料来源广、制备过程简单、性能稳定、可降解、经济成本低、可用于大规模制备。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种一体化可降解的电刺激导线。
图1为本公开一体化可降解的电刺激导线第一实施例的结构示意图，其中，(a)为立体图；(b)为导线主体沿A-A截面剖开的截面图。
参照图1中(a)、(b)所示，本公开的一体化可降解的电刺激导线包括：导线主体12，包括：金属线121，以及封装层122，该封装层122包覆于金属线外围；以及尖端11，位于导线主体12的一端，与金属线121呈一体化；其中导线主体12和尖端11的材料均为可降解材料。
下面对本实施例的一体化可降解的电刺激导线进行详细介绍。
本实施例中，金属线采用的可降解金属材料，优选已普遍论证的纯金属材料和以其为基材的合金，诸如：纯镁及镁基合金、纯铁及铁基合金、纯锌及锌基合金、钨和钙基、锌基和锶基等大块非晶合金等。
本实施例中，尖端11和导线主体12中的金属线12为一个整体；其一体化结构的实现是通过将一根金属线经过切割、挫磨等方式获得的。
本实施例中，封装层122的材料为可降解高分子材料，出于安全性和舒适性考虑，优选已被深入研究且降解性能好、生物相容性高的高分子材料，诸如：PLGA、PGA、PHBV等。
本实施例中，封装层122的厚度介于10μm～500μm之间。
本公开中的电刺激导线的长度不作限制，其直径受限于可降解金属线的直径。
需要说明的是，本公开中电刺激导线的形状包括针状、弯钩状以及棒状等现有的电刺激导线的形状，本实施例和附图中以尖端为圆锥形的针状结构进行示例说明。
在本公开的第二个示例性实施例中，提供了另一种一体化可降解的电刺激导线。
图2为本公开一体化可降解的电刺激导线第二实施例的结构示意图，其中，(a)为立体图；(b)为尖端沿B-B截面剖开的截面图；(c)为导线主体沿C-C截面剖开的截面图。
参照图2中(a)、(b)、(c)所示，本公开的一体化可降解的电刺激导线包括：导线主体22，包括：高分子线221，金属层222，包覆于高分子线外围，以及封装层223，包覆于金属层222外围；以及尖端21，位于导线主体22的一端，与高分子线221呈一体化，且外围包覆有金属层；其中导线主体22和尖端21的材料均为可降解材料。
需要说明的是，图2中位于尖端21的材料包括：高分子线211和包覆于高分子线外围的金属层212，该尖端21与导线主体22呈一体化，即高分子线在尖端部分对应的附图标记为211，在导线主体部分对应的附图标记为221，同理，高分子线外围的金属层对应在尖端部分的附图标记为212，在导线主体部分的附图标记为222，这里在附图中将一体化的同一层材料按照位于尖端和导线主体的不同采用了不同的编号，是为了说明二者结构之间的连接关系，以下对于高分子线和金属层材料的描述仅以导线主体对应的编号进行描述，尖端部分与之材料相同，不作赘述。
本实施例中，高分子线221的材料采用可降解高分子材料，出于安全性和舒适性考虑，优选已被深入研究且降解性能好、生物相容性高的高分子材料，诸如PLGA、PGA、PLA、PHBV等。
本实施例中，金属层222采用的可降解金属材料，优选已普遍论证的纯金属材料和以其为基材的合金，诸如：纯镁及镁基合金、纯铁及铁基合金、纯锌及锌基合金、钨和钙基、锌基和锶基等大块非晶合金等。
本实施例中，封装层223的材料为可降解高分子材料，出于安全性和舒适性考虑，优选已被深入研究且降解性能好、生物相容性高的高分子材料，诸如：PLGA、PGA、PHBV等。其中，封装层223的材料与高分子线的材料可以相同，也可以不同。
本实施例中，封装层122的厚度介于10μm～500μm之间。
本公开的电刺激导线的长度不作限制，其直径受限于可降解高分子线的直径。
在本公开的第三个示例性实施例中，提供了第一个实施例所示的一体化可降解的电刺激导线的一种制备方法。
图3为根据本公开一实施例制备第一实施例所示的一体化可降解的电刺激导线的方法流程图。图4为依照图3所示的流程制备一体化可降解的电刺激导线的过程示意图。
结合图3和图4所示，本公开一体化可降解的电刺激导线的制备方法，包括：
步骤S302：制备尖端与导线主体一体化的金属线结构；
采用切割、挫磨等方式处理金属线，获得尖端与导线主体一体化的金属线结构；在一些实施例中还包括对金属线进行化学腐蚀、锉磨、表面等离子体处理等，从而去除金属表面的氧化层，使金属线完全外露。
金属线的原料为可降解金属材料，优选已普遍论证的纯金属材料和以其为基材的合金，诸如：纯镁及镁基合金、纯铁及铁基合金、纯锌及锌基合金、钨和钙基、锌基和锶基等大块非晶合金等。
本公开的金属线也可选用混合型可降解金属，金属配比以实现特定降解速率为依据。
本实施例中，选用的原料如下：镁条作为可降解金属线，PLGA作为封装层的可降解高分子材料，进行电刺激导线的制备。
本实施例中，如图4中(a)所示，取直径为0.25mm的镁线，通过化学腐蚀、锉磨、表面等离子体处理等手段使金属线尖端完全外露，并通过切割、挫磨等方式获得尖端与导线主体一体化的金属线结构，得到的尖端与导线主体一体化的金属线结构如图4中(b)所示。其中，化学腐蚀、锉磨、表面等离子体处理等手段的目的是去除镁线表面的氧化层。
步骤S304：利用高分子原料制备封装层；
该步骤包括：将高分子原料溶解在溶剂中，配置高分子溶液；将配置好的高分子溶液置于一定尺寸的沟槽里，待其半干时与沟槽剥离得到相应尺寸的高分子薄膜，作为封装层。
本实施例中，封装层的高分子原料为PLGA，利用高分子原料制备封装层的步骤包括：将PLGA颗粒通过超声溶解在氯仿溶液中，配置PLGA溶液，其中超声的参数设置为：30min、25Hz、100W，该PLGA溶液中PLGA的质量分数为5％；取10mL的PLGA溶液置于3D打印的PLA沟槽里，待PLGA薄膜半干时与沟槽剥离，得到PLGA薄膜作为封装层；其中，该PLA沟槽的尺寸满足：长、宽、高分别为：18cm、5mm、3mm，得到PLGA薄膜的厚度为3mm。将上述过程重复相应的次数，从而得到多张PLGA薄膜，本实施例重复两遍该制备过程，制备出两张PLGA薄膜作为金属线的上、下封装层。
步骤S306：利用封装层将金属线结构进行封装，得到一体化可降解的电刺激导线；
本实施例中，将制得的可降解金属线放在两片PLGA薄膜中间，两端分别剩余1cm，压实并在自然状态下风干，得到PLGA薄膜作为封装层包裹的一体化可降解电刺激导线，如图4中(c)所示。
然后对制备的一体化可降解电刺激导线的导电性能进行测试验证。通常使用万用表对导线的导电情况进行验证。具体过程为：打开万用表，将万用表的红色导线和黑色导线分别对应插入红接线柱和黑接线柱，将万用表调到欧姆档位，置于最大量程(无穷大)处，然后将红色导线和黑色导线的接头与制备得到的一体化电刺激导线的两端连接，如果万用表显示的示数为零，证明制备得到的一体化可降解电刺激导线可导电，制备过程是成功的。
在本公开的第四个示例性实施例中，提供了第二个实施例所示的一体化可降解的电刺激导线的一种制备方法。
图5为根据本公开另一实施例制备第二实施例所示的一体化可降解的电刺激导线的方法流程图。图6为依照5所示的流程制备一体化可降解的电刺激导线的过程示意图。
结合图5和图6所示，本公开一体化可降解的电刺激导线的制备方法，包括：
步骤S502：制备尖端与导线主体一体化的高分子线结构；
在本公开的一些实施例中，制备尖端与导线主体一体化的高分子线结构包括：将高分子线熔融，置于尖端和主体结构一体化的微针模具中成型，得到尖端和主体结构一体化的高分子线结构；或者将配置好的高分子溶液置于尖端和主体结构一体化的微针模具中成型，得到尖端和主体结构一体化的高分子线结构。
在本公开的另一些实施例中，制备尖端与导线主体一体化的高分子线结构包括：将配置好的高分子溶液置于尖端结构的微针模具中成型，得到尖端结构，利用相应的高分子溶液将尖端结构与高分子线一体化处理，得到尖端与导线主体一体化的高分子线结构。
本实施例中，初始高分子线的结构示意图如图6中(a)所示，制备出来的尖端与导线主体一体化的高分子线结构如图6中(b)所示。
图7为根据本公开实施例尖端+主体结构一体化的微针模具示意图。图8为图7所示的微针模具的主视图和左视图，其中，(a)为主视图，(b)为左视图。图9为根据本公开实施例尖端结构的微针模具示意图。图10为图9所示的微针模具的主视图和左视图，其中，(a)为主视图，(b)为左视图。
微针模具包括基板和微针阵列孔道，微针阵列形成于基板上，基板和微针阵列基质可以分开，也可以采用相同材料一体化。
优选地，基板材料包括但不限于如下材料中的一种或几种：聚对苯二甲酸二醇酯(PET)，聚二甲基硅氧烷(PDMS)，聚酰亚胺(Kapton)，聚四氟乙烯(PTFE)，聚碳酸酯(PC)，聚酰胺(PA)，聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，天然橡胶，丁基橡胶，丁苯橡胶，硅橡胶，环氧树脂，酚醛树脂，聚乳酸，聚乙烯醇，聚乳酸聚乙醇酸共聚物，胶原蛋白，透明质酸，聚丙交酯-共-乙交酯，聚己内酯，聚酸酐，聚酯酰胺，聚丁酸，壳聚糖，海藻酸，果胶，软骨素，葡聚糖，聚赖氨酸，纤维蛋白，琼脂糖，纤维素，聚乙烯比咯烷酮，聚乙二醇，聚乙烯醇，羟丙基纤维素，羟乙基纤维素，羟丙基甲基纤维素，羧甲基纤维素钠，多元醇，藻酸盐，环糊精，糊精，果糖，淀粉，海藻糖，麦芽糖，乳糖，乳果糖，松二糖，棉子糖，松三糖，右旋糖酐，木糖醇，聚乳酸，聚乙醇酸，聚氧化乙烯，聚丙烯酸，聚丙烯酰胺，聚甲基丙烯酸及聚马来酸等。
结合图7和图8，介绍利用尖端+主体结构一体化的微针模具制备尖端与导线主体一体化的高分子线结构的具体实施例。
本实施例中，尖端+主体结构一体化的微针模具是利用高分子材料PLA制备而成，其形状参照图7所示，为圆锥形尖端和主体结构一体化的形状，在制备过程中，如图7所示的两个模具上、下相扣，在中间凹槽的部分浇铸相应的材料从而固化成型。
优选地，基板厚度介于5cm～7cm之间。
优选的，微针模具中一体化结构的半径介于800μm～1000μm之间，高度介于3cm～6cm之间。
优选地，圆锥形尖端底半径介于800μm～1000μm之间；顶半径介于10μm～30μm之间；微针高度介于0.5cm～2cm之间。
本实施例中，高分子线的原料为PLGA，金属层的材料为AlFe合金，封装层的材料为PLGA薄膜。
本实施例中，采用熔融法浇铸模具制备尖端与导线主体一体化的高分子线结构包括：取4-0(直径为0.200-0.249mm)可降解PLGA线，将其切割成20cm的线段，将可降解PLGA线在150℃下熔融，放入事先准备好的尖端+主体结构一体化的微针模具中，得到尖端与导线主体一体化的高分子线结构。
结合图9和图10，介绍利用尖端结构的微针模具制备尖端与导线主体一体化的高分子线结构的其它的具体实施例。
其它实施例中，尖端结构的微针模具是利用高分子材料PLA制备而成，其形状参照图9所示，为圆锥形尖端的形状，在制备过程中，如图9所示的两个模具上、下相扣，在中间凹槽的部分浇铸相应的材料从而固化成型。
优选地，基板厚度介于2cm～5cm之间。
优选地，圆锥形尖端的底半径介于800μm～1000μm之间；顶半径介于10μm～30μm之间；微针高度介于0.5cm～2cm之间。
其它实施例中，采用模板法制备尖端与导线主体一体化的高分子线结构包括：将PLGA颗粒通过超声溶解在氯仿溶液中制备PLGA的质量分数分别为5％和10％的PLGA溶液，其中，超声的参数设置如下：30min、25Hz、100W；取5％的PLGA溶液滴入尖端结构微针模具中，得到尖端结构；取4-0(直径为0.200-0.249mm)可降解PLGA线，通过10％的PLGA溶液将PLGA线与制得的尖端结构粘合，得到尖端与导线主体一体化的高分子线结构。
需要说明的是，本公开中微针模具的形状包括：针状、弯钩状以及棒状等现有的电刺激导线的形状，本实施例和附图中以尖端为圆锥形的针状结构进行示例说明。其他形状的电刺激导线也可采用模板法或熔融法浇铸模具进行制备。
需要强调的是，其他实施例中的尖端和导线主体可选用同一分子量的高分子材料，也可选用不同分子量的高分子材料。
步骤S504：在高分子线结构上沉积金属层；
金属层的原料为可降解金属材料，优选已普遍论证的纯金属材料和以其为基材的合金，诸如：纯镁及镁基合金、纯铁及铁基合金、纯锌及锌基合金、钨和钙基、锌基和锶基等大块非晶合金等。
本公开的金属线也可选用混合型可降解金属，金属配比以实现特定降解速率为依据。
本实施例中，金属层的沉积方法包括但不限于：喷涂金属液体、磁控溅射纳米尺度金属、电子束蒸发金属等。
本实施例中，由于可降解高分子线的塑性好，优选在进行金属层的沉积之前将其拉直。
本实施例中，在沉积金属层之前对高分子线进行表面处理，提高其粗糙度，可以改善金属层的沉积效果，采用的表面处理方法包括：表面清洗、表面等离子体处理、超声处理等。表面粗糙度的处理也可以选用短波紫外光处理，其处理深度大，表面粗糙度变化小。
本实施例中，优选的溅射功率介于100W-200W之间，溅射时间介于10min～30min之间。当然，本公开沉积金属的参数设置根据实际金属的具体参数可以进行灵活变化，不局限于本实施例提到的参数。
本实施例中，在高分子线结构上沉积金属层包括：用表面等离子体对高分子线结构进行处理，处理时间为5min，然后用高纯水冲洗完全后置于自然条件下风干；在高分子线绷直的情况下将其放置在包裹有平整铝箔的铝板上，一起放入表面等离子体共振仪中，在流量为100-300sccm的氧气氛下处理5分钟；取出后，将高分子线连同铝箔放在溅射基片上，以Fe为靶材、以100W的功率磁控溅射20min，此溅射过程重复3次。
本实施例中，对可降解高分子线进行3次翻转溅射的目的是为了保证金属层包裹完全。
本实施例中，沉积了金属层的高分子线结构的示意图如图6中(c)所示。
步骤S506：利用高分子原料制备封装层；
该步骤包括：将高分子原料溶解在溶剂中，配置高分子溶液；将配置好的高分子溶液置于一定尺寸的沟槽里，待其半干时与沟槽剥离得到相应尺寸的高分子薄膜，作为封装层。
本实施例中，封装层的厚度范围为10μm～500μm之间。
本实施例中，将PLGA颗粒通过超声溶解在氯仿溶液中，配置PLGA溶液，其中超声的参数设置为：30min、25Hz、100W，该PLGA溶液中PLGA的质量分数为5％；取10mL的PLGA溶液置于3D打印的PLA沟槽里，待PLGA薄膜半干时与沟槽剥离，得到PLGA薄膜作为封装层；其中，该PLA沟槽的尺寸满足：长、宽、高分别为：18cm、5mm、3mm，得到PLGA薄膜的厚度为3mm。将上述过程重复相应的次数，从而得到多张PLGA薄膜，本实施例重复两遍该制备过程，制备出两张PLGA薄膜作为金属线的上、下封装层。
步骤S508：利用封装层将沉积有金属层的高分子线结构进行封装，得到一体化可降解的电刺激导线；
本实施例中，将制得的沉积有金属层的高分子线结构放在两片PLGA薄膜中间，两端分别剩余1cm，压实并于自然状态下风干，得到PLGA薄膜作为封装层包裹的一体化可降解电刺激导线，封装后得到的一体化可降解的电刺激导线如图6中(d)所示。
然后对制备的一体化可降解电刺激导线的导电性能进行测试验证。通常使用万用表对导线的导电情况进行验证。具体过程为：打开万用表，将万用表的红色导线和黑色导线分别对应插入红接线柱和黑接线柱，将万用表调到欧姆档位，置于最大量程(无穷大)处，然后将红色导线和黑色导线的接头与制备得到的一体化电刺激导线的两端连接，如果万用表显示的示数为零，证明制备得到的一体化可降解电刺激导线可导电，制备过程是成功的。
综上所述，本公开提供了一种一体化可降解的电刺激导线及其制备方法，通过采用具有可降解特性的材料作为电极和封装层，以不同的原料为模板，制备出一体化可降解的电刺激导线，一体化设计有效解决了连接部易脱落的问题，同时可以在人体内外进行降解，具有较高的舒适度和安全性；制备该类电刺激导线的方法涉及的原料来源广，制备过程简单、性能稳定、可降解、经济成本低、可用于大规模制备。
需要说明的是，除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。
再者，单词“包含”或“包括”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种一体化可降解的电刺激导线，包括：
导线主体；以及
尖端，位于导线主体的一端，其至少部分与导线主体呈一体化制备；
其中导线主体和尖端的材料均为可降解材料。
2.根据权利要求1所述的电刺激导线，其中，所述导线主体包括：金属线，以及封装层，所述封装层包覆于金属线外围，所述尖端与导线主体中的金属线呈一体化。
3.根据权利要求2所述的电刺激导线，其中：
所述金属线的材料为可降解纯金属或以其为基材的合金材料；
所述可降解纯金属包括：镁、铁、锌、钨、钙、锌或锶；
所述合金材料包括：镁基合金，铁基合金，锌基合金，钙基、锌基或锶基大块非晶合金；
所述封装层的材料为可降解高分子材料，包括：PLGA、PGA或PHBV。
4.根据权利要求1所述的电刺激导线，其中，所述导线主体包括：
高分子线，金属层，所述金属层包覆于高分子线外围，以及封装层，所述封装层包覆于金属层外围；所述尖端与高分子线呈一体化，且外围包覆有金属层。
5.根据权利要求4所述的电刺激导线，其中：
所述高分子线的材料为可降解高分子材料，包括：PLGA、PGA、PLA或PHBV；
所述金属线的材料为可降解纯金属或以其为基材的合金材料；
所述可降解纯金属包括：镁、铁、锌、钨、钙、锌或锶；
所述合金材料包括：镁基合金，铁基合金，锌基合金，钙基、锌基或锶基大块非晶合金；
所述封装层的材料为可降解高分子材料，包括：PLGA、PGA或PHBV。
6.根据权利要求2至5任一项所述的电刺激导线，其中，所述封装层的厚度介于10μm～500μm之间。
7.根据权利要求1至6任一项所述的电刺激导线，所述电刺激导线的形状包括：针状、弯钩状以及棒状。
8.一种权利要求2或3所述的电刺激导线的制备方法，包括：
制备尖端与导线主体一体化的金属线结构；
利用高分子原料制备封装层；以及
利用封装层将金属线结构进行封装，得到一体化可降解的电刺激导线。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述制备尖端与导线主体一体化的金属线结构包括：
对金属线进行化学腐蚀、锉磨或表面等离子体处理，从而去除金属表面的氧化层，使金属线完全外露；以及
采用切割、挫磨的方式处理金属线，获得尖端与导线主体一体化的金属线结构。
10.一种权利要求4或5所述的电刺激导线的制备方法，包括：
制备尖端与导线主体一体化的高分子线结构；
在高分子线结构上沉积金属层；
利用高分子原料制备封装层；以及
利用封装层将沉积有金属层的高分子线结构进行封装，得到一体化可降解的电刺激导线。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其中，所述制备尖端与导线主体一体化的高分子线结构包括：
将高分子线熔融，置于尖端和主体结构一体化的微针模具中成型，得到尖端和主体结构一体化的高分子线结构；或者
将配置好的高分子溶液置于尖端和主体结构一体化的微针模具中成型，得到尖端和主体结构一体化的高分子线结构；或者
将配置好的高分子溶液置于尖端结构的微针模具中成型，得到尖端结构，利用对应的高分子溶液将尖端结构与高分子线一体化处理，得到尖端与导线主体一体化的高分子线结构。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其中，所述微针模具包括：基板和微针阵列，微针阵列形成于基板上，基板和微针阵列分别采用不同材料制备，或采用相同材料一体化成型制备。
13.根据权利要求11或12所述的制备方法，其中，所述微针模具的形状包括：针状、弯钩状以及棒状。
14.根据权利要求11或12所述的制备方法，其中：
所述尖端和主体结构一体化的微针模具中一体化结构的半径介于800μm～1000μm之间，高度介于3cm～6cm之间；
所述尖端为圆锥形，其底半径介于800μm～1000μm之间；顶半径介于10μm～30μm之间；高度介于0.5cm～2cm之间；
所述基板厚度介于2cm～7cm之间。
15.根据权利要求10至14任一项所述的制备方法，其中，所述在高分子线结构上沉积金属层的方法包括：喷涂金属液体、磁控溅射纳米尺度金属或电子束蒸发金属。
16.根据权利要求10至14任一项所述的制备方法，进行所述在高分子线结构上沉积金属层步骤之前还包括：对高分子线进行表面处理，提高其粗糙度；采用的表面处理方法包括：表面清洗、表面等离子体处理、超声处理或短波紫外光处理。
17.根据权利要求8至16任一项所述的制备方法，其中，所述利用高分子原料制备封装层包括：
将高分子原料溶解在溶剂中，配置高分子溶液；将配置好的高分子溶液置于一定尺寸的沟槽里，待其半干时与沟槽剥离得到相应尺寸的高分子薄膜，作为封装层。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI773432B (zh) * 2021-07-12 2022-08-01 國立陽明交通大學 電子裝置
CN114870254A (zh) * 2022-05-18 2022-08-09 北京理工大学 一种全可降解电刺激系统及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1724088A (zh) * 2004-07-20 2006-01-25 百多力Vi专利公司 植入电极
CN101337090A (zh) * 2008-08-29 2009-01-07 乐普（北京）医疗器械股份有限公司 一种复合涂层镁/镁合金生物医用器件及其制备方法
US20090248113A1 (en) * 2005-06-06 2009-10-01 Nano Biosensors Ltd. Microelectrode, Applications Thereof And Method Of Manufacturing
US20120109004A1 (en) * 2010-10-27 2012-05-03 Cadwell Labs Apparatus, system, and method for mapping the location of a nerve
CN104844814A (zh) * 2015-05-29 2015-08-19 北京化工大学 一种微针模板及其制备方法
CN106782745A (zh) * 2016-12-20 2017-05-31 南京心湃医疗科技有限公司 一种双极心脏起搏电流提供导线及单元、装置
CN206304226U (zh) * 2016-08-29 2017-07-07 青岛大学附属医院 神经电刺激针

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1724088A (zh) * 2004-07-20 2006-01-25 百多力Vi专利公司 植入电极
US20090248113A1 (en) * 2005-06-06 2009-10-01 Nano Biosensors Ltd. Microelectrode, Applications Thereof And Method Of Manufacturing
CN101337090A (zh) * 2008-08-29 2009-01-07 乐普（北京）医疗器械股份有限公司 一种复合涂层镁/镁合金生物医用器件及其制备方法
US20120109004A1 (en) * 2010-10-27 2012-05-03 Cadwell Labs Apparatus, system, and method for mapping the location of a nerve
CN104844814A (zh) * 2015-05-29 2015-08-19 北京化工大学 一种微针模板及其制备方法
CN206304226U (zh) * 2016-08-29 2017-07-07 青岛大学附属医院 神经电刺激针
CN106782745A (zh) * 2016-12-20 2017-05-31 南京心湃医疗科技有限公司 一种双极心脏起搏电流提供导线及单元、装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI773432B (zh) * 2021-07-12 2022-08-01 國立陽明交通大學 電子裝置
CN114870254A (zh) * 2022-05-18 2022-08-09 北京理工大学 一种全可降解电刺激系统及其制备方法

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