Multifunctional cardiac tropin I sensing using MWCNTs-COOH/PoPD composites for integrated warning, screening and protection assessment of traditional Chinese medicine-induced cardiotoxicity.

چکیده اصلی

Cardiac troponin I (cTnI), the most sensitive and specific biomarker of myocardial injury, enables early detection of subclinical cardiotoxicity. Highly sensitive cTnI testing is therefore crucial for early safety assessment of TCM. This study developed an electrochemical immunosensor for cTnI using a carboxylated multi-walled carbon nanotube/poly(o-phenylenediamine) (MWCNTs-COOH/PoPD) composite sensing membrane. This design leverages the large surface area and high conductivity of MWCNTs-COOH along with PoPD's biocompatibility to enhance electrochemical performance. Antibodies achieved controllable covalent immobilization with preferential orientation via 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide/N-hydroxysuccinimide (EDC/NHS) cross-linking, facilitating specific recognition of cTnI. Under optimized conditions, the sensor exhibited excellent linearity across the ranges of 0.2-40 pg/mL and 0.05-50 ng/mL, with detection limits of 0.06 pg/mL and 4.17 pg/mL, respectively, demonstrating high sensitivity, specificity, and stability. Successfully applied to screen cardiotoxic TCM components, the sensor accurately detected cTnI released from cardiomyocytes, enabling precise quantification of toxins such as aconitine. It was also extended to evaluate myocardial protectants such as baicalin and their synergistic detoxification effects. This work establishes an efficient, sensitive platform for early TCM cardiotoxicity warning and toxic substance identification based on cTnI, while also supporting the screening of protective components. It is crucial for safeguarding the clinical safety of TCM and fostering the sustainable development of its industry.

ترجمه فارسی چکیده

تروپونین قلبی (cTnI) حساس‌ترین و مخصوص‌ترین نشانگر آسیب بافت عضله قلب است که امکان تشخیص زودهنگام سمی‌زدایی قلبی زیرکلینیکی را فراهم می‌کند. بنابراین، تست‌های بسیار حساس cTnI برای ارزیابی ایمنی اولیه طب سنتی چین حیاتی است. این مطالعه یک ایمونوسنسور الکتروشیمیایی برای cTnI با استفاده از یک غشای حسگر کامپوزیتی نانوذرات کربنی چنددیواره‌ای کربوکسیلات/پلی(آنیلین) (MWCNTs-COOH/PoPD) توسعه داد. این طراحی از مساحت سطح بزرگ و هدایت بالا MWCNTs-COOH به همراه زیست‌سازگاری PoPD برای بهبود عملکرد الکتروشیمیایی بهره می‌برد. آنتی‌بادی‌ها با استفاده از اتصال‌دهنده EDC/NHS به صورت همبستگی هم‌ارزی و با جهت‌گیری ترجیحی ساکن شدند که تشخیص خاص cTnI را تسهیل می‌کرد. در شرایط بهینه‌سازی شده، سنسور خطی‌سازی عالی را در محدوده‌های ۰.۲-۴۰ pg/mL و ۰.۰۵-۵۰ ng/mL نشان داد و با محدودیت‌های تشخیصی ۰.۰۶ pg/mL و ۴.۱۷ pg/mL به ترتیب، حساسیت، ویژگی و پایداری بالا را اثبات کرد. این سنسور با موفقیت برای غربالگری اجزای سمی‌زدایی قلبی طب سنتی چین کاربرد یافت و cTnI آزاد شده از سلول‌های قلبی را به دقت تشخیص داد و امکان اندازه‌گیری دقیق سموم مانند آکوئینتین را فراهم کرد. همچنین برای ارزیابی محافظت‌کنندگان عضله قلب مانند بائیکالین و اثرات سم‌زدایی هم‌افزایی آن‌ها گسترش یافت. این کار یک پلتفرم کارآمد و حساس برای هشدار زودهنگام سمی‌زدایی قلبی طب سنتی چین و شناسایی مواد سمی مبتنی بر cTnI، به همراه پشتیبانی از غربالگری اجزای محافظتی، ایجاد می‌کند. این امر برای حفاظت از ایمنی بالینی طب سنتی چین و ترویج توسعه پایدار صنعت آن حیاتی است.

متن کامل اصلی