在生命科學領域，細胞異質性如同神秘的拼圖，始終困擾著研究人員。傳統質譜技術雖能解析整體樣本的分子組成，卻難以捕捉單個細胞間的微妙差異。特別是脂質分子——這些構成細胞膜的主要成分，其亞細胞分布與腫瘤發生、神經退行性疾病等過程密切相關。然而現有成像技術面臨兩難困境：二次離子質譜(SIMS)雖能達到納米級分辨率但易導致分子碎片化，基質輔助激光解吸電離(MALDI)需要復雜的前處理且空間分辨率有限。如何實現單細胞水平完整脂質分子的高精度成像，成為亟待突破的技術瓶頸。

日本大阪大學等機構的研究團隊在《Communications Chemistry》發表創新成果，通過開發輕敲模式掃描探針電噴霧電離(t-SPESI)系統，成功實現了HeLa細胞單細胞質譜成像(SC-MSI)。這項研究巧妙融合了三種關鍵技術：1）集成倒置熒光顯微鏡的t-SPESI單元，實現2μm像素的多模態同步成像；2）氨基修飾硅膠顆粒填充的微流控探針，形成直徑4μm的穩定液橋；3）優化的L型離子傳輸管（內徑1.25mm），將離子傳輸效率提升至傳統設計的2.8倍。研究選用表達線粒體靶向熒光蛋白的HeLa mCAT細胞和過表達葡萄糖神經酰胺合酶的HeLa IP-cGCS細胞作為模型，通過超臨界流體色譜串聯質譜(SFC-MS/MS)驗證成像結果。

【高精度多模態成像系統開發】
研究人員設計的t-SPESI單元通過激光位移傳感器實時監測探針振幅（656-657Hz），結合PID反饋控制使振幅波動小于1%。該系統在玻璃基底上形成的液橋平均直徑僅4.0±0.87μm，單次提取消耗溶劑25fL。倒置顯微鏡觀察證實，探針掃描時溶劑不會在細胞表面擴散，確保亞細胞級空間分辨率。

【微液橋穩定的探針設計】
突破性地采用氨基修飾硅膠顆粒(3μm)填充毛細管探針，解決了傳統十八烷基硅膠顆粒在高電壓下遷移的問題。氫鍵作用使顆粒在6.7μm/s掃描速度下保持穩定，配合納流泵(1nL/min)實現持續溶劑供給。該設計使探針尖端孔徑縮小至2μm，較前期研究提升一個數量級。

【離子傳輸管優化】
對比兩種離子傳輸管發現，1.25mm內徑的S型管在300℃時NaI簇離子信號強度達到峰值，較2.18mm的L型管提高36%。理論計算表明，縮小流道截面積可增強離子匯聚效應，同時加熱促進帶電液滴去溶劑化。

【HeLa細胞多模態成像】
對固定后的HeLa細胞進行SC-MSI分析，發現PC 34:1[M+H]⁺在細胞核區域信號降低40%，而在核側區（高爾基體定位處）升高2.3倍。形貌圖像顯示細胞高度500nm-1μm，振幅圖像反映出細胞邊緣的反饋控制延遲效應。這種多參數關聯成像首次在單細胞水平揭示細胞形態與脂質分布的對應關系。

【細胞類型區分與脂質定位】
通過Welch t檢驗從166種脂質中篩選出29種差異分子（p<0.005）。mCAT細胞的SM d18:1/22:0[M+H]⁺信號強度是cGCS細胞的3.1倍，而cGCS細胞的HexCer d18:1/22:0[M+H]⁺高出2.8倍。值得注意的是，鞘磷脂(SM)呈現全細胞分布模式，與PC的細胞器特異性分布形成鮮明對比，這與其作為細胞膜信號分子的生物學功能相符。

這項研究開創性地將掃描探針技術與質譜成像相結合，突破了傳統方法在單細胞分析中的限制。t-SPESI技術無需復雜樣本前處理，即可實現亞細胞級脂質可視化，為腫瘤異質性、藥物代謝等研究提供了新