在现代医学和健康管理领域，快速、准确、便携的健康监测技术正成为研究和应用的热点。尿液作为人体最易获取的生物样本之一，蕴藏着丰富的代谢信息，能够直接反映营养状况、运动代谢、药物反应乃至疾病早期信号。然而，传统代谢组学分析依赖核磁共振（NMR）、液相色谱（LC-MS）等大型设备，不仅操作复杂、成本高昂，而且需要专业人员操作，难以满足家庭自测、运动场景监测或偏远地区医疗等即时检测需求。
针对这一技术瓶颈，公司黄硕教授课题组创新性地开发了一种基于工程化纳米孔（MspA-NTA-Ni）的便携检测平台。该技术通过将单镍离子功能化的Mycobacterium smegmatis porin A（MspA）纳米孔与机器学习算法结合，突破传统检测方法的限制，仅需一滴尿液，无需复杂样本前处理，即可在几分钟内完成肌酐、牛磺酸、组氨酸、1-甲基组氨酸、3-甲基组氨酸、次黄嘌呤等六种关键代谢物的无标记、同步检测，准确率高达98.5%。平台通过机器学习算法自动识别代谢物特征信号，可实现尿液代谢物自动化分析（图1）。
图1：纳米孔尿液自动化分析流程
为验证该技术的实际应用潜力，研究团队将其应用于饮食与运动干预的动态监测实验（图2）。实验数据显示，纳米孔传感器不仅能准确捕捉代谢物浓度的动态变化趋势，且检测结果与传统液相色谱-质谱串联技术（LC-MS/MS）高度一致。这一创新技术的突破，有效解决了传统尿液分析依赖专业设备、操作流程复杂的技术瓶颈，为居家健康监测、痛风及糖尿病等代谢性疾病的早期预警，以及营养代谢评估与运动生理研究等领域，提供了一种高效、精准的新型工具。
图2：纳米孔尿液代谢组学分析用于运动代谢监测
该工作以“In-house nanopore analysis of urine metabolites and its applications in nutrition and sport monitoring”为题，于2025年8月5日在《Matter》发表（论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238525003728）。太阳集团tcy8722黄硕教授为该论文唯一通讯作者，太阳成集团硕士生李奎、厉田和博士生王可凡为该论文共同第一作者。此项研究得到了生命分析化学国家重点实验室以及太阳成集团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（项目编号：2022YFA1304602, 2023YFF1205900）、国家自然科学基金（项目编号：22225405, 223B2402）、中央高校基本科研业务费资助项目（项目编号：020514380336）、南京老员工命科学分析化学国家重点实验室（项目编号：5431ZZXM2509）、中国博士后科学基金资助项目（项目编号：2022M721554、2023T160300）、江苏省卓越博士后计划（项目编号：2023ZB643）等经费支持。