Исследователи из Университет Цинциннати сообщили о первом применении кофейных отходов для создания экологически чистого покрытия электродов. Обработанные датчики предназначены для чувствительных нейрохимических измерений. Результаты работы будут представлены на встрече Американского химического общества, сообщает EurekAlert.
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