生物电极电沉积表面改性研究

发布时间：2017-03-22 02:01

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【摘要】：在靶点位置植入电极是目前临床医学上治疗神经障碍类疾病如运动障碍疾病(Movement Disorders,MDs)最有效的方法。然而,随着电极植入时间的增长,电极的刺激效果会下降;本文在国家自然科学基金(NO.51105134)资助下,通过实验研究分析了电极在使用性和耐腐蚀性等方面存在的问题,提出了采用表面改性方法解决电极在长期使用过程中出现的问题。论文主要研究内容如下:(1)对细胞在电极表面产生电润湿现象进行了研究。首先对固液表面接触时会产生润湿现象进行了描述,介绍了表面张力、接触角、Young方程和Young-Laplace方程。再对细胞在电极表面会产生毛细提升和电润湿现象进行分析研究,建立细胞在电极表面的电润湿的物理模型,分析了未加电压和加电压时接触角的变化关系,再由动力学建立了驱动力与电润湿工艺参数的关系,为电极制备工艺提供理论基础。(2)对电极刺激点的表面改性后处理进行了研究。采用碱性电沉积Pt和阳极氧化电沉积氧化铱薄膜工艺增加电极刺激点的厚度,扫描电镜分析不同时间和电流密度下电沉积薄膜的微观结构及物理表征,通过CV曲线分析电沉积薄膜的电化学特性和电极的稳定性,确定最佳电沉积电流密度范围为0.3A/dm2-0.4A/dm2和10uA/mm2-20uA/mm2。电沉积的Pt和氧化铱薄膜提高了电极的耐腐蚀性,降低了电极的阻抗,另外氧化铱还使电极具有更高的电荷储存能力。(3)对海马神经元细胞在电沉积Pt和氧化铱薄膜表面的生长特性进行了研究。结合神经元细胞在体外培养的理论方法,用海马神经元细胞在电沉积Pt和氧化铱薄膜表面上进行培养,由荧光显微镜和扫描电镜分析细胞在金属薄膜上的生长情况。发现神经元细胞不在电沉积Pt薄膜上生长,由于电沉积的Pt薄膜是一种超疏水结构,细胞不贴附,同时也抑制了纤维包囊的产生,可以提高植入电极的使用性;在电沉积的氧化铱薄膜表面上神经元细胞生长良好,表明电沉积氧化铱薄膜的生物相容性良好,同时也抑制了星形胶质细胞的生长,可以提高植入电极的使用性。
【关键词】：生物电极 电润湿 电沉积薄膜 细胞培养
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R741;TB306
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 生物电极研究现状10-13
• 1.3 生物电极存在的问题13-15
• 1.3.1 使用性14-15
• 1.3.2 耐腐蚀性15
• 1.4 生物电极表面改性现状分析15-18
• 1.5 论文的主要工作18-19
• 2 电润湿理论基础研究19-30
• 2.1 界面理论19-23
• 2.1.1 表面张力19-20
• 2.1.2 表面自由能20
• 2.1.3 接触角和润湿现象20-21
• 2.1.4 Young方程21
• 2.1.5 Young-Laplace方程21-23
• 2.2 电润湿基础理论研究23-29
• 2.2.1 电润湿现象23-24
• 2.2.2 电毛细现象24-26
• 2.2.3 Lippmann-Young方程26-28
• 2.2.4 液滴驱动力分析28-29
• 2.3 本章小结29-30
• 3 Pt电沉积工艺及性能研究30-42
• 3.1 Pt薄膜制备及工艺选择30-31
• 3.2 Pt电沉积工艺31-41
• 3.2.1 电沉积时间参数影响32-33
• 3.2.2 电沉积Pt薄膜形貌分析33-35
• 3.2.3 薄膜成分分析35-36
• 3.2.4 电沉积Pt薄膜性能测试36-41
• 3.3 本章小结41-42
• 4 氧化铱电沉积工艺及性能研究42-54
• 4.1 氧化铱薄膜制备及工艺选择42-43
• 4.2 阳极氧化电沉积氧化铱工艺43-52
• 4.2.1 电沉积时间参数的影响44-45
• 4.2.2 电沉积氧化铱薄膜形貌分析45-47
• 4.2.3 薄膜成分分析47-48
• 4.2.4 电沉积氧化铱薄膜性能测试48-52
• 4.3 本章小结52-54
• 5. 神经细胞体外培养实验研究54-67
• 5.1 细胞骨架及其功能54-55
• 5.2 神经细胞体外培养的原理及方法55-57
• 5.3 鼠源神经元细胞在电沉积Pt/氧化铱薄膜表面上体外培养57-66
• 5.3.1 海马神经元细胞的分离57-58
• 5.3.2 海马神经元细胞骨架荧光分析58-62
• 5.3.3 海马神经元细胞形态电镜分析62-65
• 5.3.4 结果与讨论65-66
• 5.4 本章小结66-67
• 6 结论和展望67-69
• 6.1 结论67-68
• 6.2 研究工作展望68-69
• 参考文献69-76
• 作者简历76-77
• 学位论文数据集77

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本文编号：260657