Inovasi Pelapis Elektroda Medis Menggunakan Ampas Kopi

Berita Baru, Amerika Serikat – Ampas kopi dapat digunakan untuk membuat lapisan elektroda yang ramah lingkungan, yang suatu hari nanti dapat membantu para ilmuwan lebih memahami gelombang otak manusia, demikian temuan penelitian.

Dilansir dari Dailymail.co.uk, pada 8 April, para peneliti dari University of Cincinnati di Ohio, menggunakan ampas kopi bekas dalam percobaan mereka, menemukan bahwa itu adalah lapisan elektroda yang efisien untuk pengukuran yang sensitif.

Pengujian mengungkapkan bahwa elektroda berlapis kopi tiga kali lebih efisien dalam mendeteksi pelepasan dopamin, atau bahan kimia kesenangan dalam tabung reaksi, jika dibandingkan dengan elektroda serat karbon yang diproduksi secara tradisional.

Ini akan memberikan alternatif yang lebih murah dan lebih mudah untuk bekerja dengan pelapis saat ini yang terbuat dari serat karbon, karena kopi bubuk ‘lebih mudah digunakan.’

“Materi tersebut pada akhirnya dapat membantu para ilmuwan mendapatkan penanganan yang lebih baik pada aktivitas otak dan mendeteksi tingkat neurotransmiter yang sangat kecil,” tulis mereka.

Bubuk kopi bekas sebelumnya telah digunakan untuk membuat superkapasitor karbon berpori untuk penyimpanan energi baterai organik.

Mereka adalah bagian dari gerakan yang lebih luas untuk menemukan cara menggunakan kembali bahan, untuk membuat sensor, alat, dan solusi yang lebih ramah lingkungan dalam kimia organik.

“Saya melihat makalah tentang menggunakan tanah bekas untuk menghasilkan karbon berpori untuk penyimpanan energi, dan saya pikir mungkin kita bisa menggunakan bahan konduktif ini dalam pekerjaan deteksi neurokimia,” kata peneliti utama Dr Ashley Ross.

“Dan saya juga berpikir ini akan menjadi alasan yang baik untuk membeli banyak kopi untuk lab!” kata Ross, seorang pecinta kopi yang mengaku dirinya sendiri.

Mikro-elektroda tradisional yang digunakan oleh ahli saraf biasanya terbuat dari serat karbon yang terbuat dari untaian karbon padat yang disatukan.

Membuatnya biasanya merupakan proses yang sulit dan mahal, melibatkan banyak langkah dan bahan kimia yang keras, jadi ada gerakan untuk menemukan alternatif.

Ross ingin membuat seluruh elektroda dengan karbon dari ampas kopi karena jenis pendekatan ini akan murah dan ramah lingkungan.

Sebagai langkah pertama untuk mewujudkan tujuan itu, para peneliti mengadaptasi bahan dari tanah sebagai pelapis untuk elektroda konvensional.

Kamya Lapsley, yang merupakan mahasiswa musim panas di lab Ross dan saat ini menjadi sarjana di Kent State University, menerima tantangan awal ini.

Dia mulai dengan mengambil bubuk kopi bekas dan memanaskannya dalam tungku tabung pada 1.300 derajat Fahrenheit.

Setelah mereka hangus dengan baik, Lapsley dan rekan menambahkan bahan ke larutan kalium hidroksida yang mengaktifkan karbon, dan membuka lubang.

Kemudian, mereka memanaskan campuran itu lagi di bawah gas nitrogen untuk menghilangkan produk sampingan yang tidak diinginkan. Yang tersisa hanyalah bubur bertinta yang penuh dengan bintik karbon berpori.

Akhirnya, mereka mengencerkan lumpur ini dengan air, dan mencelupkan elektroda serat karbon, melapisinya dengan lapisan kopi yang 100 kali lebih tipis dari rambut manusia.

Mereka kemudian menggunakan teknik pemindaian cepat untuk membandingkan kinerja elektroda yang dilapisi dan tidak dilapisi untuk merasakan sejumlah kecil dopamin, neurotransmitter.

Dengan teknik ini, mereka menerapkan tegangan yang berubah-ubah dengan cepat ke elektroda untuk mengoksidasi dan mengurangi dopamin secara bergantian untuk meniru pelepasan di otak.

Mereka menemukan bahwa elektroda yang dilapisi dengan karbon turunan kopi mencapai ‘tingkat arus oksidatif’ tiga kali lebih tinggi daripada serat karbon telanjang atau tanpa lapisan.

Ini menunjukkan bahwa elektroda yang dilapisi menawarkan permukaan yang lebih sensitif untuk deteksi dopamin.

Struktur berpori tidak hanya memungkinkan lebih banyak molekul dopamin untuk berpartisipasi dalam reaksi karena luas permukaan lapisan yang besar, tetapi juga untuk sesaat menjebak molekul dopamin di celah-celah elektroda, jelas Ross.

Sifat-sifat ini meningkatkan sensitivitas dan memungkinkan para peneliti untuk melakukan pengukuran lebih cepat, membuat deteksi gelombang otak lebih efisien dan akurat.

Selanjutnya, tim akan membuat elektroda serat karbon dari awal dengan karbon berpori dari ampas kopi ampas, yang akan memberikan porositas seragam elektroda tidak hanya di permukaan, tetapi juga melalui dan melalui.

Ross memperkirakan bahwa ini akan meningkatkan kemampuan deteksi neurokimia mereka karena total luas permukaan elektroda yang lebih besar akan terpapar untuk menyerap molekul dopamin.

Pada saat yang sama, Ross berencana untuk menguji elektroda berlapis kopi saat ini di otak tikus hidup.

Sementara itu, tidak akan ada kekurangan bahan awal untuk melaksanakan tahap proyek selanjutnya, karena seluruh lab tampaknya menyukai minuman mereka.

“Mahasiswa pascasarjana menyediakan cukup banyak bubuk kopi, ini lebih dari yang kami butuhkan,” kata Ross. “Seluruh lab saya sangat menyukai proyek ini.”