咖啡渣和电极，这两个看似毫不相干的事物，被科学家们放到一起，竟产生了难以置信的奇妙应用。

一项将在美国化学学会（ACS）春季会议上展示的研究成果显示，将用过的咖啡渣能够作为环境友好的电极涂层，用于敏感的神经化学测量。这种材料最终可以帮助科学家更好地检测大脑活动，并检测神经递质的微小水平变化。

废咖啡渣此前曾被用于制造多孔碳超级电容器，用于储能。但现在，由首席研究员阿什利·罗斯博士（Ashley Ross）领导的新研究已经将回收的咖啡废弃物带入了另一个更具生物性的方向。她和她的团队已经证明，涂有这种废物中碳的电极可以在体外检测到微量的生物分子。据罗斯说，这是第一个将残留咖啡渣重新用于生物传感应用的例子。

罗斯说：“我看到了一些关于利用咖啡渣生产多孔碳储能的论文，我想也许我们可以在神经化学检测工作中使用这种导电材料。还认为这是为实验室买很多咖啡的好借口！”来自辛辛那提大学的罗斯和她的团队中的几个成员都自称是咖啡爱好者。

长期以来，神经科学家使用的传统微电极通常由碳纤维、细的固体碳链捆绑在一起制成。制造它们通常是一个艰巨而昂贵的过程，涉及多个步骤和苛刻的化学品。最终，罗斯希望用咖啡渣中的碳来制造整个电极，因为这种方法既便宜又环保。作为实现这一目标的第一步，研究人员将这种材料用作常规电极的涂层。

卡米亚·拉普斯利（Kamya Lapsley）是罗斯实验室的成员之一，目前是肯特州立大学的本科生，她接受了这个最初的挑战。她和其他实验室成员将用过的咖啡渣烘干，并在700摄氏度的管式炉中加热。接下来，他们将这种材料加入氢氧化钾溶液中，以活化碳，并在结构上开孔。

然后，研究人员在氮气下再次加热混合物，以去除任何不需要的副产品。剩下的是一种充满多孔碳斑点的墨色浆体。作为最后一步，研究人员用水稀释浆体，将碳纤维电极浸入其中，在其上覆盖一层比头发直径小近百倍的多孔碳。

研究人员用快速扫描循环伏安法比较了涂覆和未涂覆电极感应少量多巴胺（一种神经递质）的性能。通过这种技术，他们向电极施加快速变化的电压，以交替氧化和减少多巴胺。这项技术的速度足以检测到亚秒级的神经递质释放，就像在大脑中发生的那样。

研究人员发现，在多巴胺存在的情况下，涂有多孔碳的电极达到的氧化电流水平是裸露碳纤维的三倍以上，这表明涂有多孔碳的电极为多巴胺检测提供了更灵敏的表面。罗斯说，这种多孔结构不仅因为涂层的大表面积而允许更多的多巴胺分子参与反应，而且还会瞬间将多巴胺分子困在电极的缝隙中。

这些特性提高了灵敏度，使研究人员能够进行更快的测量。该小组目前正在探索这些多孔涂层如何影响该技术的时间分辨率。

接下来，该团队将用废弃咖啡渣中的多孔碳从头开始制作碳纤维电极，这将使电极不仅在表面上，而且在整个表面上具有均匀的孔隙率。罗斯预测，这将继续提高他们的神经化学检测能力，因为电极的更大总表面积将暴露在多巴胺分子的吸附之下。与此同时，罗斯计划在活体大鼠的大脑中测试当前的咖啡涂层电极。

与此同时，项目的下一阶段将不乏起始材料，因为整个实验室似乎都喜欢喝咖啡。罗斯说：“研究团队中的各位提供的咖啡渣比我们需要的多得多。我的整个实验室都非常喜欢这个项目。”

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