具体实施方式


下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。


如图1所示，本发明实施例提供一种多孔微电极阵列的制备方法，其包括以下步骤S100-S600：


S100：在衬底10上沉积牺牲层20，其中衬底10包括第一部分和第二部分，牺牲层20沉积在衬底10的第一部分上。

图2为根据本发明实施例的多孔微电极阵列在制备过程的不同步骤时的截面图。

如图2所示，牺牲层20仅覆盖衬底10的右边部分，衬底10的左边部分则没有被牺牲层20覆盖，以牺牲层20为界，右边部分为第一部分，左边部分为第二部分。


在一些实施例中，衬底10为硅。


在一些实施例中，步骤S100具体包括以下步骤：


S110：在衬底10上涂覆光刻胶；


S120：对光刻胶进行曝光、显影，以得到预设的牺牲层20的图形；


S130：在显影后的衬底10上沉积牺牲层20，例如可利用高真空热蒸发镀膜机沉积牺牲层20；


S140：剥离未曝光的光刻胶。


在一些实施例中，牺牲层20可以为铝，其厚度为200纳米。


在步骤S110中，光刻胶可使用LOR-5B和LC-100A光刻胶，例如可先在衬底上表面均匀涂覆LOR-5B光刻胶，LOR-5B光刻胶具有良好的底层保护作用和易于剥离的特点，接着在LOR-5B光刻胶上涂覆LC-100A光刻胶，作为顶层胶，LC-100A光刻胶具有高分辨率和良好的图案转移能力。在步骤S140中，可利用丙酮剥离未曝光的LC-100A光刻胶，并利用正胶显影液剥离未曝光的LOR-5B光刻胶。


在步骤S120中，可利用带有特定图案的光刻掩膜版和紫外光刻机对光刻胶进行曝光，曝光时间可以为7-10秒，确保光刻胶充分感光；显影时间为120秒，在显影过程中，曝光部分的光刻胶会被溶解掉，形成所需的图形。


S200：在衬底10的第二部分和牺牲层20上沉积第一封装层30，其中位于牺牲层20上方的第一封装层30具有多个第一通孔31。


在一些实施例中，第一封装层30由SU8-2005光刻胶形成，SU8-2005光刻胶相较于聚酰亚胺更加柔软，可以使多孔微电极阵列具有柔性，且SU8-2005光刻胶可通过曝光和显影而实现去除，而无需利用刻蚀工艺进行刻蚀，因此工艺更简单。第一封装层30的厚度可以为4.5-5微米。


具体地，步骤S200包括：


S210：在衬底10的第二部分和牺牲层20上旋涂SU-8 2005光刻胶；


S220：对SU8-2005光刻胶依次进行曝光和显影，以使位于牺牲层20上方的SU-82005光刻胶具有多个第一通孔31。


S300：在第一封装层30上沉积第一金属层40。


在一些实施例中，第一金属层40由铬、金、铬依次沉积而形成，第一金属层40包括多条金属线，用于作为用于检测神经细胞动作电位的电极位点和传输电位信号的导线；第一金属层40的具体图案可以根据需要进行设计。


在一些实施例中，步骤S300具体包括以下步骤：


S310：在第一封装层30上旋涂nlof-2020光刻胶；


S320：对nlof-2020光刻胶进行曝光和显影；


S330：在显影后的第一封装层30上依次沉积铬、金、铬金属，铬、金、铬的厚度依次为3纳米、120纳米和3纳米；


S340：利用丙酮剥离未被曝光的nlof-2020光刻胶，以将未曝光的nlof-2020光刻胶上的第一金属层剥离。


S400：在位于衬底10的第二部分上方的第一封装层30上沉积第二金属层50，其中第二金属层50覆盖第一金属层40的部分。


在一些实施例中，第二金属层50由铬、镍和金依次沉积而形成，第二金属层50仅形成在衬底10的第二部分的上方，牺牲层20的上方则没有沉积第二金属层50。


在一些实施例中，步骤S400具体包括以下步骤：


S410：在第一封装层30和第一金属层40依次旋涂LOR-5B和LC-100A光刻胶；


S420：对LOR-5B和LC-100A光刻胶进行曝光和显影，以得到预设图形；


S430：在显影后的第一封装层30和第一金属层40上依次沉积铬、镍和金，其中铬、镍和金的厚度依次为5纳米、150纳米和100纳米；


S440：利用丙酮剥离未被曝光的LC-100A光刻胶，利用显影液剥离LOR-5B光刻胶。


S500：沉积第二封装层60，其中第二封装层60具有多个第二通孔61，各第二通孔61与各第一通孔31一一对齐，并形成为多孔微电极阵列的通孔，第二封装层60覆盖第二金属层50的部分以及位于衬底10的第二部分上方的第一金属层40，并覆盖位于衬底10的第一部分上方的第一金属层40的部分。


在一些实施例中，第二封装层60由SU-8 2005光刻胶形成，以使多孔微电极阵列具有柔性。


在一些实施例中，步骤S500具体包括以下步骤：


S510：在第一封装层30、第一金属层40和第二金属层50上涂覆SU-8 2005光刻胶；


S520：对SU-8 2005光刻胶依次进行曝光和显影，以得到预设图案的第二封装层60。


第一金属层40未被第二封装层60覆盖的部分形成为多孔微电极阵列的电极位点，第二金属层50未被第二封装层60覆盖的部分形成为焊盘，用于与信号采集设备相连，以将电位信号传输至信号采集设备。


S600：腐蚀掉牺牲层20，并将衬底10的第一部分切除。


在一些实施例中，可将多孔微电极阵列整体浸没在氢氟酸中，以将牺牲层20腐蚀，在腐蚀掉牺牲层20后，衬底10的第一部分和第一封装层30之间具有一定间隙，由于第一封装层30和第二封装层60均具有柔性，因此衬底10的第一部分上方的区域可以弯折，其形成为多孔微电极阵列的柔性部（即图2中的虚线框中的部分），为避免柔性部在弯折时被衬底10的第一部分干涉，因此可将衬底10的第一部分切除。由于柔性部可弯折，并形成为曲面结构，因此其与神经组织接触面更大，可提高采集信号的信噪比。


在一些实施例中，多孔微电极阵列的制备方法还包括以下步骤：


S700：在第一金属层40未被第二封装层60覆盖的部分上电镀导电聚合物PEDOT：pss（聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)），以降低阻抗。


为了实现体外神经细胞动作电位的检测，多孔微电极阵列通常形成为微流控器件的一部分而进行使用，微流控器件包括微流道层、多孔微电极阵列和细胞培养层，微流道层上设有第一盲孔、第二盲孔和微流通道，微流通道的两端分别与两盲孔连通，细胞培养层上设有第三通孔和第四通孔，第三通孔与第一盲孔对齐，多孔微电极阵列的柔性部被夹在微流道层和细胞培养层之间，且覆盖第三通孔和第一盲孔，第三通孔和第一盲孔通过多孔微电极阵列的通孔而相互连通，第四通孔与第二盲孔对齐并连通，这样可以形成一个供细胞培养液流动的通道；在检测时，可将神经细胞培养液从第三通孔注入，并在第四通孔处施加负压，使得神经细胞培养液在负压的作用下进入第三通孔，并依次经过多孔微电极阵列的通孔、第一盲孔、微流通道、第二盲孔后，从第四通孔流出，在负压作用下，神经组织将与多孔微电极阵列的电极位点紧密贴合，从而提高信号检测的信噪比。


在一些实施中，多孔微电极阵列的各通孔的尺寸大小可以全部相同，例如均约等于电极位点的尺寸，或者各通孔的尺寸可以部分相同，或者各通孔的尺寸可以各不相同。各通孔可以围绕各电极位点均匀设置，以使神经组织可以更好地贴紧在电极位点。


本发明实施例的多孔微电极阵列的制备方法，第一封装层30和第二封装层60均由SU-8 2005光刻胶形成，其可通过曝光和显影而实现去除，而无需利用刻蚀工艺进行刻蚀，因此工艺更简单。


以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。