توصلت دراسة إلى أن القهوة يمكن أن تستخدم في صنع طلاء صديق للبيئة للأقطاب الكهربائية، والذي قد يساعد العلماء يوما ما على فهم موجات الدماغ البشرية بشكل أفضل.
واستخدم باحثون من جامعة سينسيناتي في أوهايو، القهوة المطحونة في تجربتهم، ووجدوا أنها طلاء فعال للإلكترود للقياسات الحساسة.
وكشفت الاختبارات أن الأقطاب الكهربائية المطلية بالقهوة كانت أكثر كفاءة بثلاث مرات في اكتشاف إطلاق الدوبامين – المادة الكيميائية الممتعة – في أنبوب الاختبار، مقارنة بأقطاب ألياف الكربون المنتجة تقليديا.
وكتبوا: “يمكن للمادة في النهاية أن تساعد العلماء في التعامل بشكل أفضل مع نشاط الدماغ واكتشاف المستويات الدقيقة من الناقلات العصبية”.
واستخدمت القهوة المستهلكة في السابق لصنع مكثفات كربونية فائقة المسامية لتخزين الطاقة – وهي بطارية عضوية. إنها جزء من حركة أوسع لإيجاد طرق لإعادة استخدام المواد، لإنشاء المزيد من أجهزة الاستشعار والأدوات والحلول الصديقة للبيئة في الكيمياء العضوية.
ويقول الباحث الرئيسي الدكتور آشلي روس: “رأيت أوراقا حول استخدام الأراضي المستنفدة لإنتاج الكربون المسامي لتخزين الطاقة، وأعتقد أنه ربما يمكننا استخدام هذه المادة الموصلة في عملنا للكشف عن الكيمياء العصبية. واعتقدت أيضا أن هذا سيكون عذرا جيدا لشراء الكثير من القهوة للمختبر!”.
وعادة ما تُصنع الأقطاب الكهربائية الدقيقة التقليدية التي يستخدمها علماء الأعصاب من ألياف الكربون – وهي مصنوعة من خيوط كربونية دقيقة وصلبة مجمعة معا.
ويريد روس تصنيع أقطاب كهربائية كاملة بالكربون من حبيبات القهوة لأن هذا النوع من الأساليب سيكون غير مكلف وصديق للبيئة.
وكخطوة أولى نحو تحقيق هذا الهدف، قام الباحثون بتكييف المادة من الأرضية كطلاء للأقطاب الكهربائية التقليدية.
وبدأ العمل بأخذ تفل القهوة المستعملة وتسخينها في فرن أنبوب بدرجة حرارة 1300 درجة فهرنهايت. وبعد أن تم حرقها جيدا، أضاف الباحثون المادة إلى محلول هيدروكسيد البوتاسيوم الذي ينشط الكربون ويفتح ثقوبا.
ثم قاموا بتسخين الخليط مرة أخرى تحت غاز النيتروجين لإزالة أي منتجات ثانوية غير مرغوب فيها. وما تبقى هو ملاط حبر مليء ببقع من الكربون المسامي.
وأخيرا، غمسوا أقطاب ألياف الكربون، وطلّوها بطبقة من القهوة أرق 100 مرة من شعرة الإنسان.
ثم استخدموا تقنية المسح السريع لمقارنة أداء الأقطاب الكهربائية المطلية وغير المطلية لاستشعار كميات صغيرة من الدوبامين، وهو ناقل عصبي.
وباستخدام هذه التقنية، قاموا بتطبيق جهد متغير سريعا على القطب الكهربائي لأكسدة الدوبامين وتقليله بالتناوب – لتقليد إطلاقه في الدماغ. ووجدوا أن الأقطاب الكهربائية المطلية بالكربون المشتق من القهوة وصلت إلى “مستويات التيار المؤكسد” أعلى بثلاث مرات من ألياف الكربون العارية – بدون طلاء.
ويشير هذا إلى أن القطب المطلي قدم سطحا أكثر حساسية للكشف عن الدوبامين.
وأوضح روس أن البنية المسامية لا تسمح فقط لمزيد من جزيئات الدوبامين بالمشاركة في التفاعل بسبب مساحة السطح الكبيرة للطلاء، بل إنها تحبس جزيئات الدوبامين مؤقتا في شقوق القطب.
وتزيد هذه الخصائص من الحساسية وتسمح للباحثين بإجراء قياسات أسرع، ما يجعل اكتشاف موجات الدماغ أكثر كفاءة ودقة.
وبعد ذلك، سيقوم الفريق بصنع أقطاب من ألياف الكربون من نقطة الصفر باستخدام الكربون المسامي من نفايات القهوة، ما يمنح الأقطاب الكهربائية مسامية موحدة ليس فقط على السطح، ولكن أيضا من خلالها.
ويتوقع روس أن هذا سيعزز قدراتهم على الكشف الكيميائي العصبي لأن مساحة سطح إجمالية أكبر للقطب الكهربي ستتعرض لامتصاص جزيئات الدوبامين.
وفي الوقت نفسه، يخطط روس لوضع الأقطاب الكهربائية الحالية المطلية بالقهوة للاختبار في أدمغة الفئران الحية.
ومن المقرر تقديم النتائج في مؤتمر الربيع التابع للجمعية الأمريكية للطب الرياضي.
المصدر: ديلي ميل
