激光解吸电离质谱（LDI MS）对复杂样本中代谢物的检测受限于基质材料的选择和设计.结构调控可以进一步提高基质材料的检测性能.尖端结构能够有效增强电荷转移和光热转换效率，有望提升纳米材料在LDI MS代谢物检测中的电离和解吸能力.因此，本文构建了基于尖端结构Fe₂O₃纳米棒（Nr-Fe₂O₃）的LDI MS平台.Nr-Fe₂O₃具有纳米表面粗糙、光吸收强、可增强电离能力和光热转换等特性，显著提高了LDI MS对代谢物检测的选择性和灵敏度[与Fe₂O₃纳米颗粒（Np-Fe₂O₃）相比，信号增强3～10倍；与商业化有机基质相比，信号增强10～15倍)].在实际样本检测中，将基质材料Nr-Fe₂O₃用于直径<2.5μm的大气颗粒物(PM_2.5)暴露前后大鼠的血清代谢指纹图谱采集，并联合T检验成功筛选了暴露前后具有显著波动的差异性代谢特征值.本文方法为后续设计高性能基质材料提供了新思路，也为PM_2.5暴露毒理学研究提供了一定的理论支撑.