- 李鸿武;李德兴;王春慧;朱敏;葛广路;
单颗粒电感耦合等离子体质谱（Single Particle Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry,spICP-MS）已成为表征纳米颗粒尺寸分布与数量浓度的关键工具，但相较于常规ICP-MS，其定量分析能力仍面临诸多挑战。spICP-MS的核心原理依赖于对颗粒信号事件的计数与强度测量。本文聚焦于spICP-MS定量分析的核心环节，系统综述了近年来在信号统计分析、数据处理算法及颗粒校准方法等领域的研究进展与现状。在信号统计分析方面，近期研究引入混合或复合分布模型，以准确刻画溶解态与颗粒态信号的分布特征，从而为后续定量分析奠定基础。在数据处理算法方面，基于准确信号统计模型的临界值与检出限计算方法，以及针对高背景或小粒径样品开发的信号解卷积技术，显著提升了纳米颗粒识别与定量的准确性。在校准方法方面，针对标准物质依赖、基质效应及仪器漂移等挑战，各类创新策略不断涌现，有效提升了粒径与数量浓度测量的准确度。未来，通过发展更完善的测量模型、融合峰形与时间信息的智能算法，以及进一步推广和验证新型校准方法，将推动spICP-MS在纳米材料精准定量分析方面迈向更高水平。
2026年03期 v.16 335-350页 [查看摘要][在线阅读][下载 1350K] [下载次数：59 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 刘美君;魏星;杨婷;王建华;
在分析科学日益追求从宏观统计向微观个体解析转变的背景下，单颗粒电感耦合等离子体质谱（SP-ICP-MS）技术应运而生，并迅速发展为表征纳米颗粒乃至生物颗粒的强大平台。本综述系统阐述了SP-ICP-MS的技术原理、仪器方法学关键参数优化及数据处理策略；重点梳理了其在纳米材料相关工业、环境科学及生物医学领域的广泛应用，涵盖从材料合成表征、环境行为追踪到单细胞异质性解析等多个领域；展望了该技术朝向多元素检测、联用技术集成及数据分析智能化发展的前沿趋势，旨在为相关领域的深入研究提供技术参考与发展视角。
2026年03期 v.16 351-362页 [查看摘要][在线阅读][下载 1102K] [下载次数：149 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 彭孟瑜;李嫣;彭建娜;刘睿;吕弋;
单细胞无机质谱分析是一种基于电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）的检测技术，用于解析单个细胞或颗粒的无机元素组成。质谱流式细胞术（Mass Cytometry）是其与流式细胞术（Flow Cytometry）相结合的一种检测技术，它基于金属稳定同位素标记与ICP-MS检测，可实现单细胞水平超过45个参数的无串色高通量分析，为免疫治疗研究提供了强大的技术工具。本文介绍了质谱流式细胞术的原理和特点，重点阐述了其在肿瘤免疫治疗领域的核心应用：通过高维单细胞分析系统鉴定与治疗响应相关的关键免疫细胞亚群及其动态变化，揭示检查点抑制剂等疗法对肿瘤微环境的影响。最后，讨论了该技术当前面临的挑战并对其未来的发展方向进行了展望，凸显了其在推动免疫治疗迈向精准化与个体化进程中的重要作用。
2026年03期 v.16 363-375页 [查看摘要][在线阅读][下载 1491K] [下载次数：118 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 郭婷;陈贝贝;何蔓;胡斌;
元素标记电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）技术已发展成为一种强大的生物定量分析工具。单颗粒（SP）-ICP-MS基于时间分辨检测模式，能够实现对悬浮液中单个金属纳米粒子（NPs）的精准测定。借助SP-ICP-MS在单颗粒检测方面的独特优势，以金属NPs作为元素标签，将元素标记策略与SP-ICP-MS分析技术相结合，成功开发出一类新型的元素标记ICP-MS方法。该方法在核酸、蛋白质等多种生物分子的高灵敏分析中展现出显著潜力。本文系统综述了元素标记SP-ICP-MS技术在生物分析领域的研究进展，重点阐述了异相分析、均相分析及数字检测等不同模式的应用特点。通过对各种检测模式的方法优势、实际应用及技术挑战的深入讨论，旨在为元素标记SP-ICP-MS技术的进一步发展提供参考，并对其在生物分析领域的应用前景进行了展望。
2026年03期 v.16 376-387页 [查看摘要][在线阅读][下载 1498K] [下载次数：93 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 付媛;李恩扬;刘星;朱振利;
随着单细胞技术的快速发展，单细胞电感耦合等离子体质谱（SC-ICP-MS）以其高灵敏度与高准确度的优势，已成为表征细胞内元素含量及揭示细胞间元素分布异质性的关键分析技术，有力推动了细胞微量元素研究与细胞异质性解析的深入。本文系统综述了SC-ICP-MS技术的最新研究进展，重点从单细胞进样方法、定量校正策略以及质量分析器优化等方面，探讨其如何提升单细胞分析的通量与数据可靠性，并总结了该技术在生物医学、环境毒理及纳米颗粒细胞摄取等领域的典型应用，以期为相关研究提供方法与参考。
2026年03期 v.16 388-400页 [查看摘要][在线阅读][下载 1543K] [下载次数：96 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王艺晶;刘念;刘丽红;李莹莹;郭华;何滨;胡立刚;
金属元素作为细胞生命活动不可或缺的参与者，其稳态与细胞周期的精密调控密切相关。与此同时，细胞周期也是决定细胞异质性的关键因素之一。因此，从单细胞层面揭示金属分布与细胞周期进程之间的关联，对于深入理解单细胞金属赋存的异质性具有关键意义。本综述基于单细胞视角，梳理了金属元素在不同细胞周期中的赋存特征。首先总结了典型生命必需元素和常见重金属元素在不同细胞周期阶段的分布规律，发现典型生命必需金属的含量呈现细胞周期依赖性波动，而常见重金属的分布具有显著细胞异质性，与特定阶段细胞的摄取和蓄积能力有关。其次进一步总结了铂类、锂类、砷类等金属药物随细胞周期的分布规律及其对治疗效果的影响，指出其药物积累与疗效均具有周期依赖性。最后，归纳了单细胞水平不同细胞周期中金属赋存的影响因素，揭示其受到元素特性、细胞状态及组织微环境等多层次因素的复杂调控。本文深化了对金属稳态调控与细胞增殖相互作用的理解，未来研究需结合多种单细胞金属分析和成像技术，构建高维度的金属周期图谱，为解析生命必需元素的调控机制、精准提高金属药物治疗效果、降低有毒重金属的损伤效应提供重要依据。
2026年03期 v.16 401-412页 [查看摘要][在线阅读][下载 1173K] [下载次数：48 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王宇;鲁毅;刘金辉;魏榆珈;魏星;刘奇;陈明丽;王建华;
微观尺度的元素分析是揭示物质本质、阐明生命活动机制及解决环境与材料领域关键问题的核心方向，传统宏观批量的分析方法仅能获取群体样本的平均信息，无法揭示单颗粒与单细胞异质性，更难以捕捉微观个体成分变化，这导致细胞内金属药物转运、环境纳米污染物迁移转化等关键科学问题难以得到有效解答。单颗粒/单细胞-电感耦合等离子体质谱技术（SP/SC-ICP-MS）凭借其极高的灵敏度、多元素同时检测能力及宽动态范围，突破传统分析局限性，成为微量元素分析的关键工具。SP-ICP-MS原理上基于脉冲信号识别以实现单颗粒定量，SC-ICP-MS则通过溶液进样与激光剥蚀原位分析两种模式满足不同研究需求。通过优化样品前处理方法以解决单颗粒/单细胞团聚问题，通过调整驻留时间、激光能量等参数，采用碰撞池、高斯拟合算法等方法降低干扰，在生命科学的金属药物转运与疾病标志物筛选、环境科学的污染物检测与纳米颗粒行为分析、材料科学的纳米材料表征与生物相容性评估等领域成功实现应用。当前该技术尚面临标准物质不完善、高通量与高分辨率矛盾等挑战，亟待新的解决方案。本文梳理了SP/SCICP-MS技术的发展脉络与应用价值，为后续精准医学、环境监测、材料研发等学科研究提供了有力支撑。
2026年03期 v.16 413-428页 [查看摘要][在线阅读][下载 1285K] [下载次数：133 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 谢莹滟;赵鑫悦;方自扬;魏奶杰;彭欣冉;严晓文;王秋泉;
电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）具备检测限低、分析速度快等优点，但其固有的低传输效率限制了单分子计数的实现。单颗粒电感耦合等离子体质谱（SP-ICP-MS）通过信号放大策略为单颗粒分析提供了可能。然而，基于球形核酸（SNA）的常规纳米金标签表面修饰的识别分子数量难以控制，可能捕获多个靶标分子并形成聚集体，导致脉冲信号的个数无法与目标分子建立一一对应关系，从而难以实现单分子计数。为解决此问题，本研究旨在发展一种基于泊松分布原理的SP-ICP-MS单分子计数策略，通过在反应体系中加入数量远多于靶标DNA分子的纳米金报告探针，使得每个探针捕获的靶标DNA个数控制在“0或1”的水平；进一步结合DNA夹心法，将结合了靶标DNA的纳米金报告探针提取出来用于SP-ICP-MS检测，实现通过ICP-MS单颗粒脉冲信号对DNA单分子进行计数的目的。基于此策略，成功实现对病毒DNA的SP-ICP-MS单分子计数。实验结果表明，该方法具有灵敏度高、特异性好等优点。
2026年03期 v.16 453-460页 [查看摘要][在线阅读][下载 1111K] [下载次数：63 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 田家乐;郑令娜;逄雨衡;鲁俊峰;王文敬;汪冰;王萌;丰伟悦;
细胞异质性是生物系统复杂性的重要体现，在个体发育及疾病发生与发展过程中发挥着关键作用。然而，传统的细胞分析方法多基于大量细胞群体的平均信号，这种“平均化”处理方式会不可避免地掩盖稀有细胞亚群的特征和单细胞水平的细微差异，导致关键的异质性信息被忽视，难以真实反应单个细胞间的个体差异。因此，开展高通量的单细胞分析对于深入理解生命过程具有重要意义。近年来，随着生命科学研究向精细化和精准化方向不断推进，单细胞分析技术已成为科研热点。为了深入研究细胞异质性，建立一种基于电感耦合等离子体飞行时间质谱（ICP-TOF-MS）的单细胞多参数分析方法。在研究过程中，通过改造商用仪器的进样系统并优化关键分析参数，显著提升了单细胞分析的效率。结果表明，采用低流量同心雾化器和单通道雾室的高效进样系统（HSIS）可实现19.9%的单细胞进样效率，较传统同心雾化器与旋流雾室组成的标准系统（2.8%）提升了7倍。采用建立的方法对金属同位素标记的健康人全血经红细胞裂解后的样本进行多标记蛋白检测，验证了方法的可行性。建立的方法可实现高通量的单细胞蛋白组学分析，为深入解析免疫细胞异质性提供了有力工具，并有望应用于免疫细胞分化、肿瘤免疫微环境解析及免疫逃逸机制等方向的研究，为相关疾病的诊断、治疗和预后评估提供新的思路。
2026年03期 v.16 461-468页 [查看摘要][在线阅读][下载 1211K] [下载次数：62 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 田祥伟;刘丽红;王丁一;刘艳伟;郭瑛瑛;胡立刚;阴永光;蔡勇;江桂斌;
单颗粒/细胞电感耦合等离子体质谱（SP/SC-ICP-MS）是探究颗粒/细胞异质性的重要技术，进样效率是限制其分析性能的关键因素。在现有的进样系统中，基于微量进样的单颗粒/细胞高效进样系统结构简单、兼容性好，应用最为广泛。本研究对单颗粒/细胞高效微量进样系统进行了性能评估与条件优化。首先评估了三种商品化雾化器进行微量进样的适用性。结果表明，基于平行路径设计的MiraMist雾化器由于不存在自吸效应，在微量进样条件下最为稳定。因此，使用MiraMist雾化器进行后续测试。溶液分析结果表明，当雾化气与补偿气流量分别为1.0和0.3 L/min时，标准溶液的信号响应最高且干扰物比率最低。进一步以金纳米颗粒和单细胞蓝藻为典型分析物，测试不同条件下颗粒和细胞的雾化效率。当进样流量不高于10μL/min时，所选用的纳米颗粒和蓝藻细胞的雾化效率最高分别可达35%和20%以上，显著优于传统进样系统。本研究为SP/SC-ICP-MS的高效微量进样系统的选择与条件优化提供了实用参考。
2026年03期 v.16 469-476页 [查看摘要][在线阅读][下载 1125K] [下载次数：119 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张学伟;刘金辉;邢志;刘春光;张四纯;
外泌体microRNA(miRNA)作为极具潜力的液体活检生物标志物，其准确定量对疾病的早期诊断与预后评估至关重要。然而，由于外泌体中miRNA含量极低且样品基质复杂，现有检测方法常面临灵敏度不足的挑战。为解决此问题，本研究构建了一种结合滚环扩增（RCA）与超小型上转换纳米颗粒（UCNPs）标记的超灵敏免洗检测方法。该方法利用RCA固有的高特异性实现靶标的精准识别，并借助单颗粒-电感耦合等离子体质谱（SP-ICP-MS）的尺寸分辨能力彻底避免了繁琐的分离和清洗步骤。利用目标miRNA-21触发的RCA反应产生长的重复DNA序列作为“放大骨架”，并通过互补序列将超小型UCNPs高效标记于RCA产物上；随后，基于SP-ICP-MS技术，仅当纳米颗粒标记到足够大的RCA产物上时才能被计数，而未结合的UCNPs因尺寸低于检测限而被有效排除，从而实现免洗检测。结果表明，该方法对miRNA-21的检测限低至1.86 fmol/L，并在10～5 000 fmol/L三个数量级的范围内呈现出良好的线性（R~2=0.97）。本研究成功实现了对生物样本中外泌体miRNA的高灵敏检测。该策略为超低丰度生物分子的检测提供了新思路，在临床诊断领域具有广阔的应用前景。
2026年03期 v.16 477-487页 [查看摘要][在线阅读][下载 1319K] [下载次数：95 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 巢静波;李云鬟;陈知为;韩新泽;李俊芳;
纳米银颗粒因其广谱抗菌性而获得了广泛应用，抗菌产品中纳米银颗粒的准确定量和表征对于安全风险评估具有重要意义，而对其进行检验鉴定和判别是制定相关政策的前提和基础。基于纳米材料特殊的物理化学性质，其检测已经由传统的质量浓度转化为粒径、颗粒数量浓度等方面，而现有检测方法常常针对单一参数。单颗粒电感耦合等离子体质谱（spICP-MS）技术能够同时检测粒径、颗粒数量浓度、质量浓度等多个参量，已经成为纳米颗粒定量和表征的有力工具。目前针对抗菌产品中纳米银的检测尚未形成一套完整的检验鉴定方法。为解决此问题，本研究构建了一种以浊点萃取-单颗粒电感耦合等离子体质谱为核心的纳米银联合检验鉴定方法，该方法利用浊点萃取高效分离纳米银和银离子的优势，有效避免了单颗粒质谱测定过程中大量银离子对纳米银检测的干扰，起到“净化”样品的作用，通过降低粒径检出限实现纳米银粒径和颗粒数量浓度的准确测定。通过建立的CPE-spICP-MS技术结合紫外可见光谱快速筛查、TEM确认、总银含量测定等手段，对市售5种抗菌产品中纳米银的粒径、颗粒数量浓度、总银含量进行了定量和表征。结果表明：在5种声称含有纳米银的抗菌产品中，仅有1种能够明确判定含有纳米银，纳米银粒径为31.1 nm，颗粒数量浓度为（4.18±0.12）×10~(10) NP/g;3种抗菌产品的总银含量与声称浓度差异较大，另外有1种抗菌产品甚至不含银。该方法通过多种手段构建了较为完整的抗菌产品中纳米银的检验鉴定方法，为相关产品的检测提供了新思路，有望发展为纳米银抗菌产品检验鉴定标准方法。
2026年03期 v.16 488-498页 [查看摘要][在线阅读][下载 1323K] [下载次数：38 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 党婧琪;沈广霞;李昊阳;李锐;李艳晓;俞晓峰;丁显廷;陈琪;
将电感耦合等离子体飞行时间质谱（ICP-QTOF-MS）与单细胞流式进样系统结合，可以同时对数百万个单细胞上的生物标志物进行高维度检测。然而，其试剂体系极大地依赖于金属螯合聚合物（MCP）与抗体，试剂检测成本高，且极大地限制了该技术的检测灵敏度与多路复用能力。本研究创新性地以适配体作为靶向制剂，以纳米金属有机框架（NMOF）作为金属标签，为ICP-QTOF-MS开发了一种低成本、高性能的新金属纳米探针体系，用于更多参数、更高灵敏度的单细胞生物标志物检测。通过在适配体末端修饰磷酸基团，并与金属有机框架中的不饱和金属节点进行配位，合成适配体-纳米金属有机框架（NMOF＿Apt）探针。金属标签以溶剂热法合成的金属有机框架Zr-NMOF为例，在单羧酸调节剂与时间的共调控下，Zr-NMOF纳米颗粒尺寸均匀（34 nm），单个颗粒锆金属含量约为10~5个，可拓宽四个检测通道（m/z=90、91、92、94）。通过在Zr-NMOF表面修饰荧光素标记的sgc8适配体使其功能化，Zr金属标签具有了特异性识别MOLT-4细胞表面标志物的能力，且对非靶标物的交叉反应极小。无论是适配体还是金属有机框架，皆可通过化学合成得到，通过金属掺杂或改变NMOF的金属节点，有望将NMOF＿Apt发展成为系列金属探针，为高维度单细胞免疫分析、低丰度抗原、低成本检测提供了新思路。
2026年03期 v.16 499-512页 [查看摘要][在线阅读][下载 1418K] [下载次数：45 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] 下载本期数据