聚合物基MEMS技術在生物醫(yī)學上的應用研究.pdf

1、MEMS技術是近年來隨著硅微加工技術發(fā)展起來的一種微加工技術,通過光刻等技術,可以在微米甚至納米尺度上制備元器件。近幾年來,在MEMS領域中出現(xiàn)了柔性MEMS和Bio-MEMS技術。柔性MEMS技術在柔性基底上加工出微米尺度的器件,這樣制備的器件具有能經(jīng)受沖擊、能夠折疊彎曲等優(yōu)點;而Bio-MEMS技術利用MEMS技術制造體外分析診斷器件和體內(nèi)植入器件。隨著有機聚合物化學的發(fā)展,近年來人們開發(fā)出各種聚合物材料,這些聚合物材料具有各種優(yōu)良

2、的加工性能和生物相容性,在生物醫(yī)學領域得到了廣泛的應用。本論文主要研究在高分子聚合物聚酰亞胺柔性基底上制備生物電極陣列和環(huán)氧SU-8膠在乳腺癌細胞培養(yǎng)方面的應用。視網(wǎng)膜視覺修復是通過對盲人視網(wǎng)膜植入微電極陣列,利用電信號刺激視網(wǎng)膜神經(jīng),從而使盲人產(chǎn)生光幻視,修復盲人的視覺的治療方法。在視網(wǎng)膜視覺修復中,生物電極陣列作為人造器件與生物神經(jīng)交互作用的橋梁,其性能對生物電刺激的傳輸起著舉足輕重的作用。由于視網(wǎng)膜分辨率為微米尺度,所以可以用ME

3、MS技術來制備生物電極陣列。目前已有制備成功的二維平面生物電極陣列。隨著人們對細胞培養(yǎng)研究的深入,人們發(fā)現(xiàn)三維微米或納米微結(jié)構中培養(yǎng)的細胞能夠顯示出與二維平面上培養(yǎng)的細胞不同的性能。由于MEMS能夠制備尺寸很小的器件,在體內(nèi)植入器件制備方面具有得天獨厚的優(yōu)勢本論文研究的一個內(nèi)容是視網(wǎng)膜視覺修復三維生物電極陣列的研制。應用MEMS工藝,采用MEMS工藝中通用的濺射、RIE刻蝕、光刻、電鑄等方法,結(jié)合聚酰亞胺的特性,我們成功的在柔性聚酰亞胺

4、基底上制備成功了一種三維生物電極陣列。我們主要解決了聚酰亞胺與引線間結(jié)合力問題、電極生物相容性保護問題和電極的露出問題,以及柔性基底與剛性基片的分離問題。與二維平面電極不同,我們制備的三維電極陣列電極部分能夠凸出基底表面,與體液良好接觸。由于采用聚酰亞胺柔性基底,我們制備的生物電極陣列具有較好的柔性。阻抗測試結(jié)果表明,在頻率為20Hz到10kHz之間時,在生理鹽水中單個電極阻抗為22kΩ到8kΩ。我們制備的生物電極陣列具有較小的阻抗,能