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细胞具有个体差异性。即使是在相同条件下培养的同源细胞，其形态、基因表达水平、生长特性等都存在一定的差异。这些差异主要来源于细胞内基因、蛋白质的随机表达和代谢的差异性。单细胞分析技术可获得细胞在微环境中准确的个体信息，细胞个体呈现的差异性信息对于研究细胞的信号传导、生理病理和重大疾病的早期诊断等具有十分重要的意义。细胞内源性矿物元素，如Fe，Cu，Mn，Zn，Co，P和S等，是细胞的重要组成成分，在维持细胞生长和发挥细胞生物学功能方面承担着重要的生理生化角色，因此，进行单细胞元素分析对于理解细胞的生命活动过程具有重要的意义。 本文以电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)为分析方法，建立了高灵敏度和准确度的单细胞(SC)-ICP-MS元素分析方法，应用SC-ICP-MS方法对多个细胞系的内源性矿物元素含量和分布特征进行了分析;并应用激光消蚀(LA)-ICP-MS单细胞分析法分析了不同周期时相的细胞对金纳米颗粒的吞噬能力。主要研究成果如下: 1.建立了单细胞电感耦合等离子体质谱分析方法(SC-ICP-MS)。系统分析了样品制备方法、仪器参数和检测条件对SC-ICP-MS测量效率和准确度的影响。并应用SC-ICP-MS分析了HeLa、A549和16HBE单细胞中Fe，Cu，Mn，Zn，Co，P和S元素的含量和分布模式。分析结果表明SC-ICP-MS可以实现单细胞内对上述元素的准确和高灵敏度分析。SC-ICP-MS分析结果揭示不同细胞系中不同元素的含量和分布模式存在显著差异。 2.设计和制作了一套应用于ICP-MS的高效微量进样系统(HECIS)，包括可拆卸微量同心雾化器(d-CMN)和可加热单通道直流雾室。HECIS/ICP-MS系统在金纳米颗粒的单颗粒检测中，其检测灵敏度达到DS-5系统的10倍，传输效率达到DS-5系统的3倍，PFA-ST系统的7倍。表明HECIS/ICP-MS可应用于单细胞检测。 3.HECIS/ICP-MS进行单细胞分析，与常量进样系统（PFA-ST雾化器和旋流雾室）相比，HECIS系统样品消耗量可减少30倍;传输效率可提高10倍;信噪比提高2-3倍;对单细胞内矿物元素（Fe，Cu，Mn，Zn，Co，P和S等）的检出限降低2-5倍，单细胞事件分析数提高10倍以上，展现出高效和高灵敏的单细胞元素分析性能。应用HECIS/ICP-MS分析了HeLa、A549和16HBE单细胞中Fe，Cu，Mn，Zn，Co，P和S元素含量分布差异性，分析结果表明同一细胞群体样本不同个体之间元素含量和分布模式具有显著差异性。 4.应用LA/ICP-MS单细胞分析法定量分析了不同周期时相的RAW264.7细胞对金纳米颗粒的吞噬能力。通过Tdr双阻断法获取不同周期时相的RAW264.7细胞。分析结果表明LA/ICP-MS法可同时检测单细胞中的31P、197Au，31P信号强度与细胞所处的不同周期时相DNA含量一致;不同周期时相的RAW264.7细胞对金纳米颗粒的吞噬能力具有差异性，G1，S，G2/M分别为71.0，108.9，131.5（fg），表现为:G2/M＞S＞G1。分析证实，LA/ICP-MS单细胞分析可以对未经处理的混合周期细胞样品进行细胞周期和金纳米颗粒吞噬量的同时检测分析，分析显示，31P和197Au信号强度呈多峰分布模式，其两峰位置分别与同步化的G1期和G2/M期分布位置吻合，同时，统计得到混合周期组中G1期细胞所占比例为59％，与流式细胞仪检测结果(61％)相比，结果复合良好。证明LA/ICP-MS在检测混合周期细胞时，能够同时分辨细胞所处周期，对单细胞吞噬金含量进行精确定量，并揭示不同周期时相细胞吞噬纳米颗粒能力的区别。