细胞是组成生物系统基本的结构和功能单元,但不同的细胞或亚细胞之间代谢产物的差异和变化,即细胞的异质性,会导致生物体的差异性和敏感性。因此,单细胞中成分和代谢产物的定性和定量分析引起了越来越多关注。磷脂（phospholipids,PLs）作为构成细胞膜基本骨架的重要成分,还参与了细胞中许多重要的生命活动,如信号转导、能量存储、细胞增殖和凋亡等。磷脂代谢的失调异常与多种恶性疾病（如糖尿病、阿尔茨海默症和癌症等）的发生密切相关,因此,对于单细胞中磷脂类代谢物的分析研究具有重要的指导意义。近些年来,对于磷脂的分析方法主要有³¹P核磁共振法、高效液相色谱-质谱联用法和质谱法等。这些检测方法通常需要复杂的样品预处理,操作繁琐,费时费力,或所需样品耗量大,对于复杂微体积生物样品的检测难以实现快速、高通量、高特异性和高灵敏度分析。随着金属氧化物亲和材料（metal oxide affinity,MOA）的出现,快速而高特异性富集微体积样品中磷脂成为可能。本论文开发了一种Fe₃O₄/TiO₂复合材料-电喷雾电离质谱（Fe₃O₄/TiO₂-ESI-MS）技术,利用合成的磁性金属氧化物复合材料（Fe₃O₄/TiO₂）的易分离和强特异性亲和的特性,结合电喷雾电离质谱的快速和高灵敏度的优点,实现了单细胞水平上磷脂的快速定性和定量检测。本论文主要包括以下内容:1.简要介绍了磷脂的结构、分类、来源及主要功能,并对现有的复杂生物样品中磷脂分析手段及其不足之处进行了归纳。2.对Fe₃O₄/TiO₂-ESI-MS技术的原理特点、装置结构及分析性能进行了研究。3.将Fe₃O₄/TiO₂-ESI-MS技术应用于单细胞水平磷脂代谢的研究。利用Fe₃O₄/TiO₂-ESI-MS技术对单细胞中磷脂代谢物进行了分析,并结合偏最小二乘判别分析（PLS-DA）统计学方法对A549、Hela、LLC、MV4-11、MOLM-14和NB-4六类癌症单细胞进行了差异性区分。本实验中对洗脱剂比例、Fe₃O₄/TiO₂复合材料的用量、吸附时间、洗脱时间等参数进行了优化。在最佳的实验条件下,检测到18种磷脂成分,并通过MS/MS实验对检测到的磷脂进行了进一步鉴定。从PLS-DA的得分图中可以看到六类单细胞被明显的区分开。此方法不需要对单细胞样品进行复杂的预处理操作,具有较快的分析速度、高的选择性、少的样品耗量等优点,为单细胞样品中磷酸化类物质研究提供一种新的分析方法。4.将Fe₃O₄/TiO₂-ESI-MS技术应用于单细胞中磷脂定量分析的研究。利用合成的Fe₃O₄/TiO₂复合材料的易分离特性和选择性富集的特点,进行单细胞中磷脂的富集提取,然后结合ESI-MS,实现2种磷脂（PC（34:1）和PC（36:2））的快速定量分析。本方法在0.05-50μg/L线性范围内具有良好的线性响应（R²≥0.999）,获得的PC（34:1）和PC（36:2）的检测限（LOD）分别为0.012μg/L、0.014μg/L,回收率分别为95.90-104.00%（RSDs≤6.92%）、94.90-103.00%（RSDs≤6.20%）。另外,利用此方法对六类实际单细胞中的磷脂的含量进行了测定,测得PC（34:1）和PC（36:2）的实际含量分别为:1.82-2.11μg/L、1.25-1.65μg/L。实验结果表明,Fe₃O₄/TiO₂-ESI-MS具有高选择性,高灵敏度和低的检出限等优点,为微体积生物样品中磷脂的定量测定提供了一种有效的分析方法。