我国学者在纳米孔化学测量方面取得进展

图 (a-b) 基于工程化MspA纳米孔检测二价金属离子（M²⁺）原理示意图；

(c) 10种M²⁺的单分子纳米孔信号

　　在国家自然科学基金项目（批准号：22225405、22225404、223B2402）等资助下，南京大学黄硕团队在纳米孔化学测量方法方面取得进展。相关研究成果以“亚氨基二乙酸修饰使天然水样中主要二价金属离子的纳米孔鉴定成为可能（Iminodiacetic acid modification enables nanopore identification of major divalent metal ions in natural water samples）”为题，于2026年01月06日发表在《自然·水》（Nature Water）杂志上。论文链接：https://www.nature.com/articles/s44221-025-00544-2。

　　金属元素不仅在众多工业领域中扮演着不可替代的角色，在环境稳态中也起着关键性的作用。例如，Mg²⁺对光合作用和碳循环至关重要，从而维持生态平衡。相反，重金属离子会破坏水生态系统并在食物链中积累，威胁生物多样性和人类健康。因此，监测金属离子的浓度和形态对维护生态平衡和人类健康至关重要。传统的检测金属离子的方法通常依赖于笨重的仪器，需要复杂的操作，并且难以平衡灵敏度和便携性。因此，需要开发一种便携式、快速、经济高效的策略来应对这些挑战。

　　面对上述挑战，南京大学黄硕团队基于异质耻垢分枝杆菌膜蛋白A（MspA）纳米孔，在MspA孔道识别位点处引入单个IDA适配器，构建MspA-IDA传感器（图a）。基于IDA适配器和二价金属离子（M²⁺）之间的配位相互作用（图b），研究团队使用MspA-IDA纳米孔成功检测了常见的十种M²⁺，分别是Sn²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Mg²⁺、Ni²⁺（图c）。此外，研究团队还引入了机器学习算法对该事件进行自动鉴定，区分准确度可达99.6%。该策略还被应用到天然水样的M²⁺分析中，推动纳米孔技术的实际应用，借助纳米孔平台，成功识别不同天然水样中含有的M²⁺种类和含量。该方法可快速分析天然水样中的M²⁺，为可持续水资源管理、污染控制和生态保护提供工具。