近年來，新型的聚合物被廣泛應(yīng)用于MEMS微傳感器和微執(zhí)行器上。相比于硅、多晶硅等傳統(tǒng)的MEMS材料，聚合物不僅具有柔韌的特性，而且有較好的機(jī)械特性、低成本、易制作等優(yōu)點。本期百騰小編主要介紹派瑞林鍍膜防護(hù)技術(shù)在醫(yī)療產(chǎn)業(yè)中鍍膜防護(hù)應(yīng)用。

Parylene是在室溫下沉積而成，透明且具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，材料無應(yīng)力，與集成電路制造工藝相兼容，同時具有很好的生物相容性。隨著MEMS技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，Parylene以其特有的優(yōu)點越來越受到MEMS領(lǐng)域的青睞，應(yīng)用到從微結(jié)構(gòu)到集成微流體系統(tǒng)中。

本次就Parylene薄膜材料，著重介紹了Parylene在人工耳蝸、視網(wǎng)膜假體等可植入微系統(tǒng)領(lǐng)域的鍍膜防護(hù)應(yīng)用。

可植入微系統(tǒng)

Parylene作為可植入材料，主要是由于材料本身良好的生物相容性。生物體內(nèi)復(fù)雜的體液環(huán)境，會腐蝕大多數(shù)的MEMS和微電子材料，然而卻不會影響Parylene，這是由于Parylene不會在體液環(huán)境下被水降解。Parylene作為植入微電極陣列和微器件的包裝材料，實驗報道具有很好的生物性容性和生物穩(wěn)定性，能夠長期植入生物體中，此外，由于其良好的防滲透性，能夠很好地保護(hù)微器件不被腐蝕。同時，Parylene對細(xì)胞有很小的毒性，這使它有可能成為細(xì)胞生長的平臺。Parylene以其優(yōu)異的生物相容性(美國FDAVI級認(rèn)證)和生物穩(wěn)定性，作為體內(nèi)長期植入使用的生物醫(yī)用材料，已經(jīng)被用于心臟起搏器、腦電極、植入式傳感器和高頻手術(shù)刀等微型電子醫(yī)療器械和可植入微系統(tǒng)中。

1.人工耳蝸

人工耳蝸是由植入人體的電極、接收器以及攜帶在人體外的言語處理器、麥克風(fēng)及傳送器等組成。外界聲音由麥克風(fēng)接收轉(zhuǎn)換成電信號后傳送至言語處理器將信號放大、過濾，并由傳送器傳送到接收器，再產(chǎn)生電脈沖傳送到相應(yīng)植入微電極，從而引起聽神經(jīng)纖維興奮并將聲音信息傳人大腦，使耳聾患者重新獲得聽覺。人工耳蝸是較早應(yīng)用成功的可植入器件。據(jù)統(tǒng)計，全球現(xiàn)在約有3萬多耳聾患者使用了人工耳蝸，同時，人工耳蝸技術(shù)也在不斷地發(fā)展和完善。

J.B.Wang等人制作了采用ParyleneC封裝的用于人工耳蝸植入的電極陣列，由于ParyleneC較低的楊氏模量，使得電極探針具有很好的硬度和韌性，同時可通過調(diào)整硅襯底的厚度來調(diào)整電極的柔軟性，為制備的Parylene包裹的硅微電極陣列(探針臂為8mm且分為8個部分，每個部分有1個電極點)。Parylene所具有的透明性，使得在植入試驗中能很好地監(jiān)測探針植入深度，同時，電極被Parylene包裹，即使電極破碎，外層Parylene也將碎片連在一起，從而減小手術(shù)傷害和植入傷害。整個裝置集成了位置傳感器和Parylene包裹的傳輸線，實驗表明，該裝置能夠提高人工耳蝸聲音識別能力和位置的準(zhǔn)確性。J.Wu等人在制作多通道聽覺假體時，變長度的神經(jīng)刺激電極陣列也采用Parylene作為刺激電極的包裹材料，從而提高植入器件的生物相容性。

2.視網(wǎng)膜假體

全球視覺殘疾者有1.4億人，其中4500萬為盲人，全世界平均每5s出現(xiàn)一個盲人，失明已經(jīng)是影響人類生活質(zhì)量較嚴(yán)重的一種殘疾。原發(fā)性視網(wǎng)膜色素變性(retinitispigmentosa，RP)及老年性黃斑變性(age2relatedmaculardegeneration，ARMD)由于視網(wǎng)膜外層進(jìn)行性變性，引起光感受器退化，是導(dǎo)致失明的主要原因。實驗表明，即使原發(fā)性視網(wǎng)膜色素變性和老年性黃斑變性導(dǎo)致的光感受器完全變性，大部分的視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞是保持完好的，通過電刺激神經(jīng)細(xì)胞的方法可以獲得視覺。這提供了一種方法即避開受損的光感受器直接刺激視網(wǎng)膜從而獲得視覺信息。目前，用刺激視網(wǎng)膜方法獲得視覺的研究可分為兩類:視網(wǎng)膜下植入(subretinalimplants)技術(shù)和視網(wǎng)膜表面植入(epiretinalimplants)技術(shù)。

視網(wǎng)膜上型是由圖像處理芯片將攝像機(jī)獲得的圖像轉(zhuǎn)化為相關(guān)信息，通過編碼發(fā)射器發(fā)射到眼內(nèi)編碼接收器并將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為微小電流，通過視網(wǎng)膜表面芯片電極刺激神經(jīng)節(jié)細(xì)胞。而視網(wǎng)膜下型是通過芯片直接從外界環(huán)境中接收光信號，并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，直接刺激殘余的視細(xì)胞，產(chǎn)生不同程度的視覺效果。D.C.Rodger等人采用聚合物Parylene制作了用于視網(wǎng)膜上型植入的柔性微電極陣列。采用單層工藝制作了密度為256的視網(wǎng)膜鈦/鉑電極陣列，電極直徑為125μm，線寬為12μm。為了增大電極密度，發(fā)展了一種新的雙層工藝，電極個數(shù)為1024，間距為60μm。通過退火工藝，防止了兩層Parylene薄膜之間的分層，在加速試驗中證明了電極壽命將超過一年。用相同工藝制作的測試電極生物試驗表明，基于Parylene的微電極陣列對組織或是生物體都有很小的機(jī)械傷害，在動物模型的脊柱刺激試驗中證明了刺激電極的有效性。

此外，W.Li等人還發(fā)展了一種用于視網(wǎng)膜上型植入的能量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐耆踩胧骄€圈，采用Parylene作為包裹材料。比如用于植入眼內(nèi)的微線圈，線圈有10匝，較外層線圈直徑為9.5mm，整個線圈厚度小于11μm。相比于傳統(tǒng)的眼內(nèi)植入式線圈，采用Parylene包裹的這種方法制作的線圈是非常柔性的和可折疊性的，證明了這種線圈的柔韌性。實驗證明了線圈能量傳輸?shù)挠行裕ㄟ^熱處理的方法來增加線圈的壽命，加速試驗表明在人體環(huán)境下線圈的壽命可長達(dá)20年。

S.R.Montezuma等人報道了以不同材料作為視網(wǎng)膜下型植入體的包裹材料的生物相容性研究。研究發(fā)現(xiàn)，對于不同的植入材料，都會對視網(wǎng)膜產(chǎn)生一定的變性作用，而對于常用的Parylene和Polyimide，Parylene相對于Polyimide有更好的生物相容性，它作為包裹材料相對于Polyimide能產(chǎn)生更小組織學(xué)破壞以及更小的植入體周圍的細(xì)胞反應(yīng)。

以上是百騰小編分享的派瑞林鍍膜技術(shù)在微電子醫(yī)療產(chǎn)業(yè)中的鍍膜防護(hù)應(yīng)用，通過派瑞林技術(shù)能更好的提升電子醫(yī)療產(chǎn)品，能夠更好的幫助大家。

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