细胞是生物体的最小基本单元,是生物医学分析中的重要研究和监测对象。细胞内约有1/3 以上的蛋白是和金属结合的,这些金属离子的活性受到不同种类蛋白质的控制,然而我们对细胞中分子水平上金属的传感、储存以及作为辅助因子的机理作用却了解甚少。与动物试验相比,细胞层面上分子水平的元素形态分析研究可以提供更多金属的生物活性、可利用性、毒性、癌变性以及致突变性等相关信息。另外,细胞表面标志物[1]是细胞状态的重要指标,其含量水平可以反应细胞的状态、疾病的发生和转移,在生物医学研究、疾病早期诊断和癌症的治疗中具有十分重要的意义。因此,细胞水平上的元素及其形态分析,以及细胞表面标志物或细胞的定量分析已成为分析科学家们关注的热点课题。等离子体质谱(ICP-MS)具有灵敏度高、质谱干扰低、多元素同时检测能力等优势,是目前痕量/超痕量元素及其形态分析的重要手段之一。然而,ICP-MS 及其联用技术用于细胞分析尚处于起步阶段,所面临的问题主要包括：细胞分析需要高灵敏的分析方法,微量的细胞样品要求分析方法微型化,复杂的细胞基质要求方法具备分离基质的能力,形态分析要求方法不会对各元素形态的平衡状态产生破坏等。针对上述问题,课题组开展了相关的研究工作。以磁性纳米粒子自组装堆积方式制备了芯片磁固相填充柱,实现了磁固相萃取(MSPE)和细胞样品引入技术在芯片上的整合,首次建立了芯片MSPE-电热蒸发(ETV)-ICP-MS 新方法,并将其应用于HepG2 肝癌细胞中痕量元素Cd、Hg 和Pb 的分析。在仅消耗约5000 个细胞的情况下,得出了单个HepG2 肝癌细胞中Cd、Hg 和Pb 的含量在fg/亚fg 级[1]。自制聚苯乙烯磺酸钠包裹的Fe3O4 磁性纳米粒子(Fe3O4@PSS),利用其磺酸基与硒氨基酸之间的阳离子交换作用,建立了芯片MSPE-HPLC-ICP-MS 用于富硒酵母中硒氨基酸形态分析的新方法[2]。与其他方法相比,该方法具有灵敏度高,检出限低、操作简便、成本低等优点；由于其消耗样品量少且集成度高,该方法适用少数富硒酵母细胞(约800 个)中的硒形态分析。利用磁珠良好的生物相容性、大的比表面积以及表面易修饰等优点,将抗体修饰的磁珠用于细胞表面抗原的特异性识别；同时,通过外加磁场可以实现其与样品基质的快速分离,操作简单。基于此,建立了纳米金标记磁固相免疫-ICP-MS 定量测定Jurkat T 细胞的新方法[3]。在最优的实验条件下,免疫磁珠对目标细胞捕获率为82％,方法的检出限为86 个Jurkat T 细胞(3σ,n=7),线性范围为300-30000 个Jurkat T 细胞。所建立的方法具有操作简便、细胞捕获快速高效、灵敏度高等优点。