完成单位：中国科学院生态环境研究中心、武汉大学、山东大学、国科大杭州高等研究院

完成人：史建波，何蔓、纪晓萌、刘念、陈贝贝、胡斌、阴永光、胡立刚

成果简介：本项目聚焦单细胞/颗粒的分析需求，发展了多种单细胞/颗粒中金属元素分析的新方法，并应用于细胞及颗粒中典型金属的表征。创新性地提出了高灵敏度在线测定单个细胞中金属赋存的单细胞电感耦合等离子体质谱（ICPMS）方法，实现了单个细胞中金属元素的高通量检测，为单细胞水平的重金属研究提供了新的技术手段；基于单颗粒ICPMS，发展了多种环境和生物样品中含金属单颗粒定性和定量分析的新方法，提供了样品中金属纳米颗粒赋存的重要信息；应用3D打印、微流控芯片等技术，开发了适于单细胞/颗粒分析的进样及分析系统；应用建立的方法，揭示了金属元素在单细胞/颗粒水平的异质性、转化机制及毒性效应。

创新点及科学价值：发展了单细胞ICPMS技术，实现单个细胞中金属元素的高灵敏度检测，为单细胞重金属分析提供新方法；基于单颗粒ICPMS，提出了金属纳米颗粒的定量分析方法，揭示了样品中金属纳米颗粒的赋存状态。此外，应用3D打印和微流控芯片技术，开发了适用于单细胞/颗粒的进样及分析系统。本项目突破了传统群体平均分析的局限，为细胞和颗粒中的金属异质性、转化机制及毒性效应提供了新视角。

社会经济效益：本项目属于基础研究，旨在解决单细胞/单颗粒中痕量金属在分离鉴定、含量分析和形态转化等方面的技术问题，发展单细胞/颗粒中金属分析的新方法、新技术和新装置。所开发的硬件和方法已被推广应用，取得良好效果。其中以单细胞/单纳米颗粒进样系统研究工作为基础，为企业的ICPMS系统定制开发了单细胞/单颗粒测量组件，取得良好经济效益。

应用前景：应用本项目所建立的新方法和新技术，对金属元素在单细胞/颗粒水平的异质性、转化机制及毒性效应进行了深入研究，获得了系列新的认识，取得了良好的应用效果，应用潜力巨大。项目在红细胞、精子等单细胞水平上对重金属的精确分析，揭示了人体内金属分布机制和生殖健康相关性，预示在疾病诊断和健康监测中的应用前景。项目揭示了环境中金属纳米颗粒的转化与生物富集机制，直接验证了大鼠脑组织中纳米银的存在，未来可应用于环境风险评估及公共健康防护，为制定更精准的环境与健康安全政策提供科学支撑。