俗话说，“学好三年，学坏三天”。放在纳米孔身上，这句话似乎也格外贴切——它刚刚学会“喝酒”，现在又学会了“抽烟”。

说到纳米孔，大家脑海里浮现的往往是核酸测序、蛋白质测序这些研究方向。如果有一天，纳米孔开始“抽烟喝酒”，算不算一种“不务正业”呢？我们课题组去年曾在Matter期刊发表过一篇纳米孔检测酒的文章（https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238524006003），完成了多种酒类饮品的单分子指纹解析和不同酒类的品质评估。俗话说“烟酒不分家”，既然纳米孔能搞定酒，我们随即开始思考：能不能让它把“烟”的检测难题也一并解决？

烟草消费带来的健康风险，是全球不容忽视的公共卫生议题。尼古丁作为烟草体系中最主要的成瘾生物碱，其精准检测对于烟草品控、二手烟暴露风险评估都具有重要价值。然而，传统的尼古丁检测手段普遍存在仪器成本高、样品前处理烦琐、检测周期长等现实痛点。为了解决这些问题，我们搭建了金属配位功能化的纳米孔传感平台，成功实现了尼古丁和多种烟碱类似物的精准识别与区分，并进一步完成了烟草和烟气中尼古丁的分析鉴定。

我们首先在耻垢分枝杆菌孔蛋白A（MspA）纳米孔的识别位点锚定了次氮基三乙酸-镍（NTA-Ni）适配体，尼古丁分子中的氮原子可以与孔道上的镍离子发生金属配位相互作用，从而产生特征纳米孔电流信号（图1）。MspA纳米孔的高分辨率结合适配体的化学相互作用，使得分子间的微小差异都能转化为可重复、可辨别的电流阻断特征。结合机器学习，我们最终实现了尼古丁、可替宁、烟酸、新烟草碱、降烟碱共五种分析物的有效检测与区分。

图1：纳米孔传感并区分尼古丁及其类似物

为了验证该方法在真实香烟样品中的检测能力，我们选取了三个品牌的市售香烟进行分析。从“一根烟”到“上机检测”仅需简单的浸泡与过滤步骤。检测结果显示，三个品牌的烟草水浸液中均能清晰观察到尼古丁事件（图2）。我们还从烟草中检测到了三种稳定、可重复出现的未知信号类型（U1、U2、U3），它们可能来源于烟草中其他能与NTA-Ni配位的成分，这意味着该平台不仅能识别尼古丁，还能为不同香烟品牌提供潜在的成分指纹，为烟草品质评估与品牌鉴别提供了新的思路。

图2：香烟烟草的尼古丁分析

如果说烟草分析是把固体泡进水里，那烟气分析就是另一回事了。长期以来，纳米孔检测的应用范围基本被限制在液相可溶分析物中，气相检测始终是一个悬而未决的挑战。为了跨过这道“相界”，我们搭建了一套烟气吸收装置（图3）：以移液枪头作为烟嘴固定香烟，通过橡胶管依次连接气泡吸收管和真空泵，形成一条密闭的气路。真空泵提供负压，将主流烟气连续抽入吸收管并与管内的乙醇充分接触，实现气-液传质。最终，我们成功在烟气吸收液中观察到了清晰的尼古丁事件，为纳米孔技术拓展至气相样品的分析提供了新的思路。

图3：香烟烟气中的尼古丁分析

综上，我们构建了一种基于功能化纳米孔的生物碱分析平台，实现了对尼古丁及其结构相似物的高分辨率识别，并进一步将该技术拓展至烟草、烟气等真实样品的定性定量分析。在烟草分析中，我们建立了从固体烟草到纳米孔检测的完整流程，实现了尼古丁定量与品牌间成分指纹的初步区分；在烟气分析中，我们通过烟气吸收与萃取前处理，成功将气相来源的尼古丁“翻译”成纳米孔能读懂的信号，实现了真实烟气中尼古丁的检测。

该工作以“Nanopore Identification of Nicotine in Cigarette Tobacco and Its Smoke”为题，于2026年10月12日发表于Analytical Chemistry。课题组博士后王可凡为该论文通讯作者，课题组硕士生王逸凡为该论文第一作者。本研究得到了南京大学生命科学分析化学全国重点实验室以及南京大学化学和生物医药创新研究院（ChemBIC）的重要支持，科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费资助项目、中国博士后科学基金会等经费支持。