Sciencemag.cz
Doporučujeme
Chemici zkusili kávovou sedlinu poprvé použít jako povrch elektrod. A to ne ledajakých. Jednalo se o speciální elektrody pro citlivá neurochemická měření koncentrací různých neurostransmiterů, potenciálně součást zařízení monitorujících nebo i řídicích činnost mozku.
Logr byl již dřív použit k výrobě porézních uhlíkových superkondenzátorů pro ukládání energie. Ashley Ross z University of Cincinnati, Kamya Lapsley z Kent State University a jejich kolegové z kávové sedliny také nejprve vyrobili porézní uhlík. Zahřáli materiál na přibližně 700 °C a poté ho přidali do roztoku hydroxidu draselného. Tím se měla změnit struktura materiálu a vytvořily se v něm póry. Poté se směs znovu zahřála pod plynným dusíkem, čímž se odstranily nežádoucí vedlejší produkty. Zůstala kašovitá hmota plná uhlíkových částic. V posledním kroku výzkumníci kal zředili vodou, do které ponořili elektrody z uhlíkových vláken; ty se pak pokryly vrstvou porézního uhlíku.
Vědci v rámci studie porovnali výkonnost potažených a nepotažených elektrod při snímání malých množství neurotransmiteru dopaminu pomocí tzv. rychlé cyklické voltametrie. Rychle se měnící napětí na elektrodě v tomto případě dopamin střídavě oxiduje a redukuje. Tato technika je dostatečně rychlá na to, aby detekovala subsekundové uvolňování neurotransmiteru, k němuž dochází v mozku. Výzkumníci přitom zjistili, že elektrody potažené porézním uhlíkem dosahují v přítomnosti dopaminu více než třikrát vyšších hodnot oxidačního proudu než holá uhlíková vlákna, takže potažená elektroda nabízí citlivější povrch pro detekci. Pórovitá struktura totiž nejenže umožňuje většímu počtu molekul dopaminu účastnit se reakce díky velkému povrchu povlaku, ale také na okamžik zachycuje molekuly dopaminu ve štěrbinách elektrody, uvedla A. Ross.
Tradiční mikroelektrody, které neurologové používají, se z uhlíkových vláken vyrábějí běžně. Jedná se však o náročný a drahý proces, který zahrnuje několik kroků a vyžaduje použití agresivních chemických činidel. Autoři nové studie chtějí nakonec vyrábět z uhlíku z kávové sedliny celé elektrody a uvádějí, že tento typ přístupu by byl levný a šetrný k životnímu prostředí. Realizace povlaku běžné elektrody má představovat pouze první krok.
Elektrody vyrobené jako celek z uhlíkových vláken s porézním uhlíkem z kávové sedliny mají být rovnoměrně porézní nejen na povrchu, ale v celém objemu. To by mělo zvýšit jejich schopnosti detekce, protože pro adsorpci molekul dopaminu bude k dispozici větší aktivní povrch.
Deriving porous carbon from waste coffee grounds for sensitive dopamine detection with fast-scan cyclic voltammetry, ACS Spring 2022. acs.digitellinc.com/acs/live/22/page/677
Zdroj: American Chemical Society / Phys.org
