咖啡渣不要倒！科學(xué)家用它來(lái)探測(cè)腦電波

沒(méi)有什么比一杯熱氣騰騰的咖啡更能讓你的早晨快速充滿(mǎn)活力。現(xiàn)在，又有了另一個(gè)喜歡咖啡的理由。近日，研究人員報(bào)告了首次將用過(guò)的咖啡渣作為環(huán)保的電極涂層應(yīng)用于敏感的神經(jīng)化學(xué)測(cè)量。

廢棄的咖啡渣以前曾被用來(lái)制造多孔碳超級(jí)電容器以?xún)?chǔ)存能量。但是現(xiàn)在，由主要研究人員Ashley Ross博士領(lǐng)導(dǎo)的新研究將回收的咖啡渣帶到了另一個(gè)更有生物性的方向。她和她的研究生團(tuán)隊(duì)證明，涂有來(lái)自這種廢物的碳的電極可以在體外檢測(cè)微量的生物分子。

神經(jīng)科學(xué)家使用的傳統(tǒng)微電極通常由碳纖維制成。制作它們的過(guò)程通常艱難又昂貴，涉及多個(gè)步驟和多種化學(xué)品。最終，Ross希望用咖啡渣中的碳來(lái)制造整個(gè)電極，因?yàn)檫@種方法既廉價(jià)又環(huán)保。作為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的第一步，研究人員將咖啡渣中的材料作為傳統(tǒng)電極的涂層。

研究員將用過(guò)的咖啡渣曬干，并在一個(gè)大約1300華氏度的管式爐中加熱。接下來(lái)，他們將材料加入氫氧化鉀溶液中，以激活碳并在結(jié)構(gòu)中開(kāi)孔。然后，研究人員在氮?dú)庀略俅渭訜嵩摶旌衔铮匀コ魏尾恍枰母碑a(chǎn)品。剩下的是一種充滿(mǎn)多孔碳斑點(diǎn)的墨色漿液。作為最后一步，研究人員用水稀釋了泥漿，他們將碳纖維電極浸入其中，為它們涂上一層比人的頭發(fā)直徑薄近百倍的多孔碳。

研究人員用快速掃描循環(huán)伏安法比較了有涂層和無(wú)涂層的電極對(duì)少量多巴胺（一種神經(jīng)遞質(zhì)）的感應(yīng)性能。通過(guò)這種技術(shù)，他們?cè)陔姌O上施加快速變化的電壓，使多巴胺交替地被氧化和還原。該技術(shù)的速度足以檢測(cè)亞秒級(jí)的神經(jīng)遞質(zhì)釋放——就像在大腦中發(fā)生的那樣。

下一步，該小組將用廢棄咖啡渣中的多孔碳從頭開(kāi)始制作碳纖維電極，這將使電極不僅在表面上具有均勻的多孔性，而且還能貫穿整個(gè)電極。Ross預(yù)測(cè)，這將提高他們的神經(jīng)化學(xué)檢測(cè)能力。同時(shí)，Ross還計(jì)劃在活體老鼠的大腦中對(duì)咖啡涂層電極進(jìn)行測(cè)試。

最后，Ross還開(kāi)玩笑地說(shuō)：“研究生們提供了相當(dāng)多的咖啡渣--比我們需要的還多。”

該研究論文題為"Deriving porous carbon from waste coffee grounds for sensitive dopamine detection with fast-scan cyclic voltammetry"，已發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)》期刊上。

前瞻經(jīng)濟(jì)學(xué)人APP資訊組

參考資料：https://www.eurekalert.org/news-releases/945820

標(biāo)簽：