CN110141782A - 氧化石墨烯人工耳蜗电极及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧化石墨烯人工耳蜗电极及其制作方法，包括电极头尖端、电极载体、电极触点、第一定位环、第二定位环、助推部、电极丝、回路电极、回路电极丝和丝阵列，其中，电极头尖端设置在人工耳蜗电极的最前部，所述电极载体为接枝氧化石墨烯的硅胶，电极载体包裹电极丝和半包裹与电极丝一一连接的电极触点，电极载体整体呈微弯形；电极丝与电极触点一一连接经第一定位环、第二定位环和助推部后呈螺旋形。本发明采用甲基乙烯基硅胶，进行活化处理后通过硅烷偶联剂三甲氧基硅烷将氧化石墨烯接枝到硅胶，形成亲水性抗菌聚合物，既提高了硅胶的亲水性又赋予硅胶抗菌性能，同时降低其细胞毒性。
Description
技术领域
本发明涉及电子医疗领域，特别涉及一种氧化石墨烯人工耳蜗电极及其制作方法。
背景技术
医用硅胶属于有机聚硅氧烷的一族，是由硅、氧及有机根组成的单体经聚合而形成的。医用硅胶具有很好的理化稳定性和生理惰性，植入人体后，会被机体吸收、代谢和降解，在体内复杂的环境条件下具有良好的耐老化性，医用硅胶自身的这些优良特性使其在生物医学领域应用日益广泛。医用硅胶于20世纪中期开始应用于医学领域，目前更是广泛应用于植入材料，如人工心脏瓣膜、导尿管、视网膜等器官或组织代用品。但由于医用硅胶表面表现出极强的疏水性，其植入体内后与机体的亲和力差，组织在其周围形成包膜，包膜受外界刺激后容易引起挛缩而导致植入体变形移位、材料外露等问题。此外，医用硅胶材料在与人体内部组织接触时，其表面易于发生细菌黏附，进而形成生物膜，引发感染和多种并发症，使病人承受极大的痛苦。因此，提高医用硅胶的抗菌性能是扩大其临床应用范围的有效手段。
为了提高医用硅胶表面亲水性，从而改善其同机体的亲和能力，现有技术中采用了多种方法对医用硅胶进行改性，目前比较常用的方法有：表面接枝改性、等离子体表面改性、纳米材料填充医用硅胶改性、仿生法改性和与生物活性物质混合改性医用硅胶等。为尽可能减少医用硅胶植入引发的细菌感染，人们通常会对医用硅胶表面进行处理，例如，将抗菌成分涂覆在医用硅胶材料的表面，或者通过化学接枝的方法将抗菌剂接枝到医用硅胶的表面形成抗菌。但是常用的抗菌剂如金属银离子等形成的抗菌在有效地阻止细菌黏附以及增殖的同时，也存在细胞毒性等潜在危险，以其应用受到了一定程度的限制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种提高了硅胶表面亲水性，赋予硅胶抗菌性能，同时降低其细胞毒性的氧化石墨烯人工耳蜗电极及其制作方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种氧化石墨烯人工耳蜗电极，包括电极头尖端、电极载体、电极触点、第一定位环、第二定位环、助推部、电极丝、回路电极、回路电极丝和丝阵列，其中，
所述电极头尖端设置在人工耳蜗电极的最前部，所述电极载体为接枝氧化石墨烯的硅胶，电极载体包裹电极丝和半包裹与电极丝一一连接的电极触点，电极载体整体呈微弯形；在所有的电极触点后方依次设置第一定位环、第二定位环和助推部，用于植入时插入深度定位和植入辅助；电极丝与电极触点一一连接经第一定位环、第二定位环和助推部后呈螺旋形，回路电极设置在螺旋形的电极丝后方，为圆环状；回路电极丝与回路电极连接，丝阵列由电极丝组成，丝阵列与回路电极丝的一端露出电极载体。
优选地，所述电极触点为回勾形电极，其回勾处设置第一侧向孔和第二侧向孔，底部内侧通过焊点与电极丝连接。
优选地，所述电极触点为内扣U形。
与上述人工耳蜗电极对应的，本发明还提供了一种氧化石墨烯人工耳蜗电极的制作方法，包括以下步骤：
S10，制作电极触点：将铂铱合金坯料进行退火、轧制为铂铱合金片；对铂铱合金片激光切割后，冲压成型；
S20，制作电极丝：将铂铱合金坯料进行退火、冷拔和矫直为铂铱合金丝；对铂铱合金丝进行和波浪形处理，即为电极丝；将电极触点与电极丝焊接、超声波清洗和等离子处理；
S30，制作回路电极：将铂铱合金坯料进行退火、冷拔、矫直、研磨为环形的铂铱合金片；进行激光切割和去毛刺；
S40，制作回路电极丝：将铂铱合金坯料进行退火、冷拔和矫直为铂铱合金丝即为回路电极丝；
S50，将电极触点、电极丝、回路电极和回路电极丝排列，电极丝成束并绕螺旋，用氧化石墨烯硅胶进行注塑；
S60，对电极触点裸露面激光切割、回路电极环形面切割；清洗和电气检验；
其中，氧化石墨烯硅胶的制作包括以下步骤：
S51，将硅胶薄片置于去离子水、丙酮和乙醇中进行超声波清洗15～20min，去除硅橡胶表面的油污等杂质，用去离子水淋洗，晾干后备用；
S52，将清洗过的硅胶薄片悬挂置于波长272nm的紫外灯箱中辐照2小时，使其表面活化，产生活性基团；
S53，在50℃恒温条件下，将紫外辐照处理过的硅胶薄片置于硅烷偶联剂溶液中浸泡1～1.5小时，取出后用无水乙醇淋洗，去除表面物理吸附的硅烷偶联剂，并晾干备用；
S54，将硅胶薄片置于氧化石墨烯水分散液中浸泡1～4h，得到接枝了氧化石墨烯的硅胶薄片。
优选地，所述制作电极触点还包括对铂铱合金片两侧激光切孔。
优选地，所述硅烷偶联剂为三甲氧基硅烷。
采用上述技术方案的氧化石墨烯人工耳蜗电极，至少包括以下有益效果：
一、微弯形电极整体形状结合两个定位环和助推部，在植入过程中更加方便，对耳蜗损伤小，也不会对电极整体造成不必要的扭曲；
二、带侧向孔的电极触点与硅胶的结合更加牢固，不易脱落，电极触点暴露面积合适；
三、电极载体中加入氧化石墨烯，采用甲基乙烯基硅胶作为基底，先通过紫外辐照对硅胶表面进行活化处理，然后通过硅烷偶联剂三甲氧基硅烷将氧化石墨烯接枝到硅胶，既提高了硅胶的亲水性，又赋予硅胶抗菌性能，同时降低其细胞毒性，使得人工耳蜗电极的抗菌性、可靠性和安全性大大提高，确保植入电极在人体内长期正常工作，对人工耳蜗制造技术具有推动作用。
附图说明
图1为本发明实施例氧化石墨烯人工耳蜗电极的结构示意图。
图2为本发明一实施例中氧化石墨烯人工耳蜗电极的电极触点(内扣U形电极)结构示意图。
图3为本发明又一实施例中氧化石墨烯人工耳蜗电极的电极触点(回勾形电极)结构示意图。
图4为本发明方法实施例的氧化石墨烯人工耳蜗电极制作方法步骤流程图。
具体实施方式
参见图1-3所示，一种氧化石墨烯人工耳蜗电极，包括电极头尖端1、电极载体2、电极触点4、第一定位环5、第二定位环6、助推部7、电极丝9、回路电极10、回路电极丝11和丝阵列12，其中，
所述电极头尖端1设置在人工耳蜗电极的最前部，所述电极载体2为接枝氧化石墨烯的硅胶，电极载体2包裹电极丝9和半包裹与电极丝9一一连接的电极触点4，电极载体2整体呈微弯形；在所有的电极触点4后方依次设置第一定位环5、第二定位环6和助推部7，用于植入时插入深度定位和植入辅助；电极丝9与电极触点4一一连接经第一定位环5、第二定位环6和助推部7后呈螺旋形，回路电极10设置在螺旋形的电极丝9后方，为圆环状；回路电极丝11与回路电极10连接，丝阵列12由电极丝9组成，丝阵列12与回路电极丝11的一端露出电极载体2。
参见图2，电极触点4为内扣U形，其内扣处设置第一侧向孔21和第二侧向孔22，底部内侧通过第一焊点26与电极丝9连接。
参见图3，电极触点4为回勾形，其回勾形两侧设置第一侧向孔21和第二侧向孔22，底部内侧通过第一焊点26与电极丝9连接，回勾形的角度为25-135°。
带侧向孔的电极触点4与电极载体2的结合更加牢固，电极触点4裸露在电极载体2外的面积也十分合适，对电刺激的效果也有提升。
电极载体为接枝氧化石墨烯的硅胶具有抗菌性，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌经平板菌落计数法和荧光染色法来定性评估空白硅胶和接枝氧化石墨烯的硅胶的抗菌性能。将细菌在接枝氧化石墨烯的硅胶表面培养作为实验组，将细菌在空白硅胶表面培养作为对照组，大肠杆菌在接枝氧化石墨烯的硅胶接触培养后，菌落明显少于对照组，抗菌率为88.7％；金黄色葡萄球菌在与接枝氧化石墨烯的硅胶接触培养后，其菌落与对照组相比也有所减少，抗菌率为65％。故接枝氧化石墨烯的硅胶对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌都表现出了抗菌性。
现有技术中的人工耳蜗电极采用的硅胶亲水性较差，表现出的是极强的疏水性，故植入耳蜗后的亲和力差，在与人体内部组织接触时，其表面易于发生细菌黏附，进而形成生物膜，引发感染和多种并发症。接枝氧化石墨烯的硅胶，由于氧化石墨烯缺陷处附带的羟基、羧基等亲水集团使得其在水中的分散性极好，极大地改善了硅胶的亲水性。并且接枝氧化石墨烯的硅胶作为电极载体，较大的表面积可以作为药物载体，将药物分子接枝到氧化石墨烯的硅胶活性基团上，可以制得具有良好水溶性及生物相容性的功能化氧化石墨烯硅胶，不局限于人体植入还可以将具有其他功能的分子接枝到氧化石墨烯上，使其具备各种功能，比如净化环境，吸附水中的有毒有害物质等。
与上述电极对应的，本发明方法实施例参见图4，一种氧化石墨烯人工耳蜗电极制作方法，包括以下步骤：
S10，制作电极触点：将铂铱合金坯料进行退火、轧制为铂铱合金片；对铂铱合金片激光切割后，冲压成型；
S20，制作电极丝：将铂铱合金坯料进行退火、冷拔和矫直为铂铱合金丝；对铂铱合金丝进行和波浪形处理，即为电极丝；将电极触点与电极丝焊接、超声波清洗和等离子处理；
S30，制作回路电极：将铂铱合金坯料进行退火、冷拔、矫直、研磨为环形的铂铱合金片；进行激光切割和去毛刺；
S40，制作回路电极丝：将铂铱合金坯料进行退火、冷拔和矫直为铂铱合金丝即为回路电极丝；
S50，将电极触点、电极丝、回路电极和回路电极丝排列，电极丝成束并绕螺旋，用氧化石墨烯硅胶进行注塑；
S60，对电极触点裸露面激光切割、回路电极环形面切割；清洗和电气检验；
其中，氧化石墨烯硅胶的制作包括以下步骤：
S51，将硅胶薄片置于去离子水、丙酮和乙醇中进行超声波清洗15～20min，去除硅橡胶表面的油污等杂质，用去离子水淋洗，晾干后备用；
S52，将清洗过的硅胶薄片悬挂置于波长272nm的紫外灯箱中辐照2小时，使其表面活化，产生活性基团；
S53，在50℃恒温条件下，将紫外辐照处理过的硅胶薄片置于硅烷偶联剂溶液中浸泡1～1.5小时，取出后用无水乙醇淋洗，去除表面物理吸附的硅烷偶联剂，并晾干备用；
S54，将硅胶薄片置于氧化石墨烯水分散液中浸泡1～4h，得到接枝了氧化石墨烯的硅胶薄片。
具体实施例中，S10制作电极触点还包括对铂铱合金片两侧激光切孔。
硅胶采用甲基乙烯基，先通过紫外辐照对硅胶表面进行活化处理，然后通过硅烷偶联剂三甲氧基硅烷将氧化石墨烯接枝到硅胶上。方法简便、易实现，同时又不仅是将硅胶浸入氧化石墨烯悬混液中，接枝效果好，含量高。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (6)
1.一种氧化石墨烯人工耳蜗电极，其特征在于，包括电极头尖端、电极载体、电极触点、第一定位环、第二定位环、助推部、电极丝、回路电极、回路电极丝和丝阵列，其中，
所述电极头尖端设置在人工耳蜗电极的最前部，所述电极载体为接枝氧化石墨烯的硅胶，电极载体包裹电极丝和半包裹与电极丝一一连接的电极触点，电极载体整体呈微弯形；在所有的电极触点后方依次设置第一定位环、第二定位环和助推部，用于植入时插入深度定位和植入辅助；电极丝与电极触点一一连接经第一定位环、第二定位环和助推部后呈螺旋形，回路电极设置在螺旋形的电极丝后方，为圆环状；回路电极丝与回路电极连接，丝阵列由电极丝组成，丝阵列与回路电极丝的一端露出电极载体。
2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯人工耳蜗电极，其特征在于，所述电极触点为回勾形电极，其回勾处设置第一侧向孔和第二侧向孔，底部内侧通过焊点与电极丝连接。
3.根据权利要求1所述的氧化石墨烯人工耳蜗电极，其特征在于，所述电极触点为内扣U形。
4.一种权利要求1-3之一所述氧化石墨烯人工耳蜗电极的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10，制作电极触点：将铂铱合金坯料进行退火、轧制为铂铱合金片；对铂铱合金片激光切割后，冲压成型；
S20，制作电极丝：将铂铱合金坯料进行退火、冷拔和矫直为铂铱合金丝；对铂铱合金丝进行和波浪形处理，即为电极丝；将电极触点与电极丝焊接、超声波清洗和等离子处理；
S30，制作回路电极：将铂铱合金坯料进行退火、冷拔、矫直、研磨为环形的铂铱合金片；进行激光切割和去毛刺；
S40，制作回路电极丝：将铂铱合金坯料进行退火、冷拔和矫直为铂铱合金丝即为回路电极丝；
S50，将电极触点、电极丝、回路电极和回路电极丝排列，电极丝成束并绕螺旋，用氧化石墨烯硅胶进行注塑；
S60，对电极触点裸露面激光切割、回路电极环形面切割；清洗和电气检验；
其中，氧化石墨烯硅胶的制作包括以下步骤：
S51，将硅胶薄片置于去离子水、丙酮和乙醇中进行超声波清洗15～20min，去除硅橡胶表面的油污等杂质，用去离子水淋洗，晾干后备用；
S52，将清洗过的硅胶薄片悬挂置于波长272nm的紫外灯箱中辐照2小时，使其表面活化，产生活性基团；
S53，在50℃恒温条件下，将紫外辐照处理过的硅胶薄片置于硅烷偶联剂溶液中浸泡1～1.5小时，取出后用无水乙醇淋洗，去除表面物理吸附的硅烷偶联剂，并晾干备用；
S54，将硅胶薄片置于氧化石墨烯水分散液中浸泡1～4h，得到接枝了氧化石墨烯的硅胶薄片。
5.根据权利要求4所述的氧化石墨烯人工耳蜗电极制作方法，其特征在于，所述制作电极触点还包括对铂铱合金片两侧激光切孔。
6.根据权利要求4所述的氧化石墨烯人工耳蜗电极制作方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为三甲氧基硅烷。
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