Wissenschaftler haben herausgefunden, dass eine Beschichtung aus porösem Kohlenstoff auf den Elektroden die Flussrate um das Dreifache beschleunigt.
„Die poröse Struktur des Materials lässt mehr zuAnzahl von Dopaminmolekülen, die an der Reaktion teilnehmen, außerdem fängt die kohlenstoffbeschichtete Elektrode kurzzeitig Dopamin in natürlichen Oberflächenunregelmäßigkeiten ein, sagt Studienleiterin Ashley Ross. „Diese Eigenschaften erhöhen die Empfindlichkeit der Elektrode und ermöglichen Experimente, die eine hohe Präzision erfordern.“
Bisher wurde Kaffeesatz zur Herstellung von porösen Kohlenstoffkondensatoren verwendet. Dies ist jedoch die erste Erfahrung mit der Verwendung dieses Materials in der Neurochemie.
Herkömmliche Mikroelektroden, die in verwendet werdenNeurowissenschaften, bestehen aus Kohlefaser - dünnen, festen Kohlenstoffsträngen, die miteinander verbunden sind. Die Herstellung solcher Elektroden ist üblicherweise ein arbeitsaufwändiger und teurer Prozess. Die Verwendung von Kaffeesatz würde die Kosten solcher Sensoren erheblich senken, sagt Ross.
In ihrer Arbeit trockneten die Forscher Kaffeedick, wonach es in einem Röhrenofen auf eine Temperatur von etwa 700°C erhitzt wurde. Das resultierende Material wurde in eine Kaliumhydroxidlösung gegeben, um den Kohlenstoff zu aktivieren und eine poröse Struktur zu bilden. Anschließend erhitzten die Wissenschaftler die Mischung erneut unter einer Stickstoffatmosphäre, um etwaige Verunreinigungen zu entfernen. Aus porösen Kohlenstoffpartikeln wurde eine schwarze Suspension erhalten.
In der letzten Phase verdünnten die Wissenschaftler das ErgebnisSuspension mit Wasser und die Elektroden wurden in die Lösung getaucht. Als Ergebnis bildete sich auf seiner Oberfläche ein Kohlenstofffilm, fast 100-mal dünner als ein menschliches Haar.
Die Forscher verglichen die Eigenschaften von beschichtetem undunbeschichtete Elektroden zum Nachweis kleiner Mengen Dopamin mittels Cyclovoltammetrie. Während des Experiments änderte sich die Spannung an der Elektrode schnell, was zu einer abwechselnden Oxidation und Reduktion von Dopamin führte.
Es stellte sich heraus, dass kohlenstoffbeschichtete Sensoren in dreiZeiten beschleunigen die Reaktionsgeschwindigkeit. Die entwickelte Methode ermöglicht es, die Freisetzung des Neurotransmitters so schnell zu fixieren, wie sie im Gehirn erfolgt.
„Das neue Material wird uns dabei helfen, die Gehirnaktivität besser zu verstehen und winzige Veränderungen der Neurotransmitter zu erkennen“, sagt Ross.
Im nächsten Schritt plant ihr Team die Herstellung einer Elektrode, die vollständig aus Kaffeeabfällen besteht.
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