Ученые обнаружили, что покрытие из пористого углерода на электродах в три раза ускоряет скорость протекания окислительно-восстановительных реакций в присутствии дофамина. Этот результат говорит о большей чувствительности электродов, обработанных углеродов, подчеркивают исследователи.
«Пористая структура материала позволяет большему количеству молекул дофамина участвовать в реакции, кроме того электрод с углеродным покрытием на мгновение захватывает дофамин в естественных неровностях поверхности, — отмечает Эшли Росс, руководитель исследования. — Эти свойства повышают чувствительность электрода и позволяют проводить эксперименты, требующие высокой точности».
Кофейная гуща ранее использовалась для изготовления пористых углеродных конденсаторов. Однако это первый опыт применения этого материала в нейрохимии.
Традиционные микроэлектроды, которые используют в нейрологии, изготавливаются из углеродного волокна — тонких твердых углеродных нитей, связанных вместе. Изготовление таких электродов, как правило, является трудоемким и дорогостоящим процессом. По словам Росс, использование кофейных отходов существенно снизит стоимость таких датчиков.
В своей работе исследователи высушивали кофейную гущу, после чего нагревали ее в трубчатой печи до температуры около 700°C. Полученный материал помещали в раствор гидроксида калия, чтобы активировать углерод и сформировать пористую структуру. После этого ученые повторно нагревали смесь в атмосфере азота, чтобы удалить все примеси. Получалась суспензия черного цвета из пористых частиц углерода.
На последнем этапе ученые разбавляли полученную суспензию водой и окунали в раствор электроды. В результате на его поверхности формировалась углеродная пленка почти в 100 раз тоньше человеческого волоса.
Исследователи сравнили характеристики покрытых и непокрытых электродов для обнаружения небольшого количества дофамина посредством циклической вольтамперометрии. В процессе эксперимента на электроде быстро изменялось напряжение, что приводило к попеременному окислению и восстановлению дофамина.
Оказалось, что датчики, покрытые углеродом, в три раза ускоряют скорость протекания реакций. Разработанный метод позволяет фиксировать высвобождение нейротрансмиттера также быстро, как это происходит в мозге.
«Новый материал поможет нам лучше понимать активность мозга и определять мельчайшие уровни изменения нейротрансмиттеров», — отмечает Росс.
На следующем этапе ей команда планирует создать электрод, который будет полностью состоять из отработанных кофейных отходов.
Читать далее:
«Джеймс Уэбб» сделал самую четкую фотографию звезды в истории
Добровольная смерть. Рассказываем, как работает процедура эвтаназии во всем мире
Ученые наткнулись на археологическую аномалию 1500-летней давности