利用單顆粒ICP-MS的快速采樣時間的技術，搭配的進樣系統，就可以分析每個細胞中的金屬含量，稱為單細胞ICP-MS。細胞逐個進入等離子體，被電離，內部金屬產生的離子云被ICP-MS 檢測。在單細胞ICP-MS 分析中，每個細胞被看做是一個單獨的個體或粒子，可以產生自己的離子云。
準確地定量單個細胞的金屬含量，可以更好的理解單個細胞對金屬和/或含金屬納米顆粒的吸收和清除機制，含金屬藥物與細胞相互作用的機制，以及營養物質在細胞群中的分布。傳統的測量細胞中金屬含量的方法使用名義質量濃度，即假設金屬在細胞間的分布是相等的，從而忽略了在單細胞水平上金屬分布和變化的重要信息。
使用單細胞ICP-MS，我們可以獲得以下信息
每個細胞的金屬含量
細胞群的金屬含量分布
含有金屬或納米顆粒的細胞濃度
每個細胞的納米顆粒數量
將納米顆粒設計為同時攜帶藥物和成像探針的模式，以便同時檢測和治療癌癥。還可將其設計為專門針對機體病變組織和細胞的模式。納米顆粒相對傳統小分子藥物，具備以下優勢（i）延長體內循環時間；（ii）減少非特異性細胞攝取、意外偏離目標和副作用；以及（iii）通過特定癌細胞靶向部分來提高細胞相互作用。很多基于納米粒子的癌癥療法已獲準在臨床上使用和/ 或目前正在開發中。
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