近日，重庆研究院精准医疗单分子诊断技术研究中心王亮团队与丹麦奥胡斯大学跨学科纳米科学中心董明东团队，在纳米孔单分子生命分析与精确测量技术研究上取得突破，成功打造新型炭疽纳米孔平台。相关研究成果以题为“Proton-driven anthrax protective antigen nanopore for enantiospecific discrimination of chiral amino acids via current readout”的论文，发表于美国化学会纳米科技领域旗舰期刊《ACS nano》。

DNA纳米孔测序已深刻改写基因检测格局，然而在蛋白质层面，挑战陡然升级：20种氨基酸侧链的化学多样性，加之对映体间近乎一致的“镜像”相似性，令传统传感手段捉襟见肘。现有策略多依赖酶辅助牵引、金属离子修饰或复杂算法解码，不仅流程冗长，且对特定氨基酸类型常常力不从心。炭疽保护抗原孔道本具天然的漏斗-β桶结构，其Φ-钳位点堪称理想的单分子敏感界面，但在常规含钾、钠离子的电解液中，该孔道极易发生构象“闭塞”，引发电流剧烈漂移、信噪比低下，长期被视作“形胜于用”的传感材料。

研究团队另辟蹊径，弃用传统碱金属盐，转而以离子液体[BMIM]Cl为电解质，设计利用跨膜质子梯度，诱导炭疽孔道Φ-钳发生别构调控，将孔道锁定于高导开放状态，一举“驯服”了源自炭疽杆菌的保护抗原蛋白通道。基于这一稳定体系，无需酶反应、化学标记或机器学习算法，仅凭电泳力与电渗流的物理协同，即可实现天然氨基酸及其左旋/右旋对映体的高分辨电流指纹识别（图1）。

图1：新型炭疽纳米孔构建与手性氨基酸精确区分

团队长期深耕纳米孔新方法、新材料与机制的系统性创新，将先进的纳米孔分析与精确测量技术广泛应用于物理、化学、环境、生物及医学等交叉学科。在纳米孔新材料与新范式的探索中，成功破解了炭疽保护抗原纳米孔长期面临的“不稳定”困局，首次论证了离子液体与非对称pH策略作为通用稳定方案的推广价值。围绕该体系已产出一系列系统性成果，并获选为期刊封面专题报道及年度亮点（ACS Nano 2026，J Nanobiotechnol2025，ACS Materials Lett.2025图2）。该技术不依赖任何生物或化学修饰，仅借助物理力与弱相互作用即可实现分子的直接电流读出，极大简化了检测流程，降低了运行成本。其“所见即所得”的核心设计理念，为无标记蛋白质测序、手性药物筛查、污染物快速监测及生物标志物即时检测等领域开辟了新路径。

图2：年度亮点--炭疽纳米孔新材料、新方法与机制研究

以上工作得到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、重庆英才、重庆市自然科学基金、中科院“青促会”等项目的支持。论文链接如下：

ACS nano 2026. https://doi.org/10.1021/acsnano.6c12067 

J Nanobiotechnol 23, 747 (2025). https://doi.org/10.1186/s12951-025-03817-w 

ACS Materials Lett. (2025) 7 (7): 2476–2481. https://doi.org/10.1021/acsmaterialslett.5c00134