分析单个细胞内的小分子和蛋白质等对于理解细胞异质性和疾病状态至关重要。现有单细胞分析技术以荧光检测及成像为主。大量成功开发的荧光探针已经帮助我们在单细胞层面了解细胞中信号传导。但同时，现有的荧光探针需要个体化设计及合成，从而实现胞内特异性检测，较为繁琐；且很难提供蛋白的化学活性。由于蛋白的局部环境能够显著改变其化学活性，因此有效了解蛋白在与其伴侣分子相互作用中化学活性的改变，可使得我们更加清晰的理解蛋白在细胞通路中的作用。有鉴于此，需要开发出通用性强、简便、可检测蛋白化学活性的新型装置，从而可表征单个细胞中化合物的特性(例如浓度、活性、反应性等)，降低单细胞分析的难度，推动该领域的发展。本课题组设计完成了一种新型的单细胞电化学分析模块，该仪器模块中包含一根100nm 开口的玻璃毛细管、电泳单元和电分析单元。毛细管尺寸远小于单个哺乳细胞的尺寸，因此可最大程度的降低其扎入细胞进行检测时对细胞自身活性的干扰。毛细管尖端加工有纳米环状电极进行电化学分析；而毛细管内部包含用于细胞分析的试剂盒成分及一根金属丝连接电泳单元。在探针扎入细胞后，通过管内金属丝产生的电泳现象，将10-15L 体积的试剂盒成分推入细胞中；与目标分子和蛋白发生化学反应，产生电活性的H2O2 分子；通过其在纳米环状电极表面电氧化产生的电子数，定量获取小分子(如葡萄糖)及蛋白活性(如神经鞘磷脂酶)信息。这种检测策略利用开发成熟的针对细胞群体研究的生物检测试剂盒用于单细胞分析，打破了细胞分析及单细胞分析之间的壁垒；并结合对细胞无标记的电化学分析方法，降低了单细胞检测的难度。团队在此基础上，正继续耦合开发成功的单细胞光学和质谱分析模块，从而实现系统在单细胞时空分辨分析中新的突破。课题组开发的其它一系列单细胞电化学分析仪器及方法也将加以介绍。