一种PtNPs@Mn3O4复合材料及其制备方法和应用

    专利查询2025-12-28  11


    本发明属于食品安全检测,具体涉及一种ptnps@mn3o4复合材料及其制备方法和应用。


    背景技术:

    1、由病原体引起的食源性疾病可在12-72小时内导致发烧、腹泻,甚至死亡,已经成为全球公众健康关注的重点。其中,鼠伤寒沙门氏菌(s.typhimurium)是最常见的食源性致病菌之一。除此之外,s.typhimurium可以通过多种途径侵入食品生产链,在从农田到烹饪的各个环节中有大量繁殖和生长的机会,引发多种卫生问题。因此,早期识别和及时诊断对于防止s.typhimurium的大规模污染和传播至关重要。

    2、目前,细菌检测的主要策略包括微生物培养、聚合酶链反应(pcr)和酶联免疫吸附试验(elisa)。微生物培养作为金标准检测方法,虽然准确但需时长至少24-36小时,不适用于快速筛选或现场检测。基于pcr的核酸分析虽具有高灵敏度和特异性,但操作复杂,需专业人员或昂贵设备。而elisa因其高特异性、低成本和操作自动化等优点被广泛使用,但其灵敏度相对较低。

    3、电致化学发光(ecl)作为电化学和化学发光两种技术相结合的产物,具有高灵敏度和高效性的特点,能够满足实际样品监测的需求,因此在食品安全分析检测领域受到众多学者的青睐。为此,开发一种基于电致化学发光传感器的高效检测方法,用于s.typhimurium,以防止由其引起的食源性疾病爆发,从而保障食品安全。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是为满足s.typhimurium的即时检测的需求和保证检测的灵敏度,提供一种ptnps@mn3o4复合材料及其制备方法和应用。ptnps@mn3o4复合材料作为传感基底修饰,基于特异性核酸适配体调控策略,进而设计成传感器。

    2、本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的。

    3、本发明的第一个目的是提供一种ptnps@mn3o4复合材料,所述复合材料是在还原剂的作用下,将铂源还原成纳米铂ptnps并分散负载在具有纳米花表面结构的mn3o4上,得到具有中空的纳米结构的pt nps@mn3o4复合材料,pt nps@mn3o4复合材料的粒径为100nm~250nm,纳米铂ptnps的粒径为2nm~5nm。

    4、本发明的第二个目的是提供上述ptnps@mn3o4复合材料的制备方法,包括以下步骤:

    5、将kmno4与油酸混合,在空气氛围下于80℃~300℃煅烧,得到mn3o4;

    6、将mn3o4溶于溶剂中,依次加入铂源和还原剂混合,室温下进行浸渍还原,得到ptnps@mn3o4复合材料。

    7、进一步的,pt nps@mn3o4复合材料中mn3o4和pt nps的质量摩尔比为20mg~50mg:1.2×10-3mmol~1.6×10-3mmol。

    8、进一步的,还原剂和铂源的摩尔比为3:0.1~0.3,所述铂源为氯铂酸,所述还原剂为硼氢化钠或抗坏血酸,浸渍还原的时间为10min~60min。

    9、进一步的,kmno4与油酸的质量体积比为0.1g~0.3g:1ml,煅烧的时间为200min~400min。

    10、本发明的第三个目的是提供上述pt nps@mn3o4复合材料在制备用于检测鼠伤寒沙门氏菌的传感器中的应用,所述传感器是电致化学发光的传感器。

    11、进一步的,所述传感器包括:基材,以及附着在所述基材上的电极层,所述电极层包括工作电极层,在所述工作电极层的表面依次涂覆pt nps@mn3o4复合材料、cdna以及apt-da。

    12、进一步的,所述cdna的核苷酸序列为:5’-sh-(ch2)6-ctgtcataatgtcaa-3’;所述apt-da的核苷酸序列为:5’-cooh-(ch2)6-tatggcggcgtcacccgacggggacttgacattatgacag-3’。

    13、进一步的,所述传感器用于检测鼠伤寒沙门氏菌的方法,包括以下步骤:

    14、将待检测样品滴加在传感器的工作电极层的表面,室温下反应40min~60min,通过测量ecl响应,实现鼠伤寒沙门氏菌的定量检测。

    15、进一步的,所述传感器的检测范围为101cfu/ml~105cfu/ml。

    16、本发明与现有技术相比具有如下有益效果:

    17、(1)本发明通过高温碳化和浸渍还原制备了ptncs@mn3o4复合材料,由于铂纳米粒子对h2o2优异的催化性能以及mn3o4的中空纳米花结构可以提供更多的反应活性位点,以ptnps@mn3o4作为共反应催化剂可以有效催化发光试剂luminol与共反应物h2o2的发光体系,增强电致化学发光信号,用于修饰传感界面,提高电极表面电子转移速率和催化电致化学发光体系,从而提高了传感器的灵敏度,增强ecl响应。

    18、(2)本发明制备的ptnps@mn3o4复合材料在电化学环境中表现出稳定的行为,能够在长时间的操作过程中保持其化学和物理性质,从而保证传感器的稳定性和可靠性;目标物与适配体的特异性识别引起传感界面电活性分子距离的变化,进而引起电致化学发光信号的显著变化,与此同时,本发明提供的以ptnps@mn3o4作为共反应催化剂的传感器还表现出很好的选择性和稳定性,具有广阔的应用价值。

    19、(3)本发明制备的电致化学发光传感器用于鼠伤寒沙门氏菌的检测,该电致化学发光传感器稳定性好,灵敏度高,线性范围宽,可以实现简单、快速、高灵敏和特异性检测。



    技术特征:

    1.一种ptnps@mn3o4复合材料,其特征在于,所述复合材料是在还原剂的作用下,将铂源还原成纳米铂pt nps并分散负载在具有纳米花表面结构的mn3o4上,得到具有中空的纳米结构的ptnps@mn3o4复合材料,ptnps@mn3o4复合材料的粒径为100nm~250nm。

    2.一种权利要求1所述的ptnps@mn3o4复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

    3.根据权利要2所述的ptnps@mn3o4复合材料的制备方法,其特征在于,ptnps@mn3o4复合材料中mn3o4和ptnps的质量摩尔比为20mg~50mg:1.2×10-3mmol~1.6×10-3mmol。

    4.根据权利要2所述的ptnps@mn3o4复合材料的制备方法,其特征在于,还原剂和铂源的摩尔比为3:0.1~0.3,所述铂源为氯铂酸,所述还原剂为硼氢化钠或抗坏血酸,浸渍还原的时间为10min~60min。

    5.根据权利要2所述的ptnps@mn3o4复合材料的制备方法,其特征在于,kmno4与油酸的质量体积比为0.1g~0.3g:1ml,煅烧的时间为200min~400min。

    6.一种权利要求1所述的ptnps@mn3o4复合材料在制备用于检测鼠伤寒沙门氏菌的传感器中的应用,其特征在于,所述传感器是电致化学发光的传感器。

    7.根据权利要求6所述的应用,其特征在于,所述传感器包括:基材,以及附着在所述基材上的电极层,所述电极层包括工作电极层,在所述工作电极层的表面依次涂覆ptnps@mn3o4复合材料、cdna以及apt-da。

    8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于,所述cdna的核苷酸序列为:5’-sh-(ch2)6-ctgtcataatgtcaa-3’;所述apt-da的核苷酸序列为:5’-cooh-(ch2)6-tatggcggcgtcacccgacggggacttgacattatgacag-3’。

    9.根据权利要求6所述的应用,其特征在于,所述传感器用于检测鼠伤寒沙门氏菌的方法,包括以下步骤:

    10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于,所述传感器的检测范围为101cfu/ml~105cfu/ml。


    技术总结
    本发明属于食品安全检测技术领域,具体涉及一种PtNPs@Mn<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;复合材料及其制备方法和应用。所述复合材料是在还原剂的作用下,将铂源还原成纳米铂PtNPs并分散负载在具有纳米花表面结构的Mn<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;上,得到具有中空的纳米结构的Pt NPs@Mn<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;复合材料,Pt NPs@Mn<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;复合材料的粒径为100nm~250nm。本发明由于铂纳米粒子对H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;优异的催化性能以及Mn<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;的中空纳米花结构可以提供更多的反应活性位点,以PtNPs@Mn<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;作为共反应催化剂可以有效催化发光试剂Luminol与共反应物H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;的发光体系,增强电致化学发光信号,从而提高了传感器的灵敏度。

    技术研发人员:张晓波,曹际娟,王秀雯,郑秋月,胡冰
    受保护的技术使用者:大连民族大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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