基于CRP识别与新型传感技术的化疗心脏毒性风险评估新策略

本文推荐一种基于C反应蛋白（CRP）特异性识别和功能化碳黑（f-CB）/壳聚糖（CS）复合修饰电极的电化学免疫传感器，用于化疗所致心脏毒性的早期监测与风险评估。该传感器在3.9×10?1–4×102 ng·mL?1范围内呈现优异线性，检测限低至3.16×10?1 ng·mL?1，灵敏度超越ELISA法，为平衡抗癌疗效与心脏安全性提供高效精准的新途径。

　　

Highlight

本研究通过CRP特异性免疫识别成功构建了用于化疗诱导心脏毒性早期监测与风险评估的免疫传感器。在最优实验条件下，该传感器展现出3.9×10^?1至4×10² ng·mL^?1的优异线性范围，检测限低至3.16×10^?1 ng·mL^?1，其灵敏度显著优于传统ELISA方法。该传感器在化疗诱导心脏毒性模型中表现出卓越的选择性、重现性和稳定性，回收率达到97.14%至107.65%。本研究为化疗诱导心脏毒性的早期检测与风险评估提供了一种高效、准确且实用的方法，有望实现治疗效果与心脏安全性的平衡。

Introduction

根据国际癌症研究机构（IARC）2024年全球癌症统计数据报告，全球新发癌症病例已接近2000万例，其中中国占比近四分之一，凸显出严峻的癌症防控形势。化疗仍是抗癌治疗的核心手段之一，然而化疗药物在有效杀死癌细胞的同时会诱发剂量依赖性心脏毒性，这已成为全球健康问题，在全球发病率和死亡率中占据相当大的比例。因此，亟需建立能够高效、准确监测化疗诱导心脏毒性动态进展的平台。

近年来，分子生物标志物检测因其高灵敏度和微创特点，在早期预警和风险评估中展现出独特优势。C反应蛋白（CRP）作为一种肝脏产生的急性期蛋白，已被公认为炎症和组织损伤的重要生物标志物。早期精准检测CRP水平对于识别心血管并发症风险个体、实现及时干预具有巨大潜力。值得注意的是，炎症反应在化疗相关心脏毒性的病理生理机制中至关重要，且CRP与心血管疾病密切相关。新证据表明，CRP通过激活补体系统、促进单核细胞浸润等机制导致心肌损伤，支持其作为评估化疗诱导心脏毒性的潜在生物标志物。CRP水平升高与心血管风险增加之间的关联，推动了开发可靠、有效CRP检测方法的大量研究。

传统CRP检测方法多采用酶联免疫吸附测定（ELISA）、免疫比浊法、化学发光免疫分析和荧光检测等技术，但这些方法易受干扰、检测耗时长、流程复杂，显著限制了床旁CRP检测的临床应用及有效治疗方案的部署。因此，开发能够实时监测CRP（这一反映化疗诱导心脏毒性严重程度的生物标志物）的高特异性创新检测技术，并构建早期预警与评估模型，对于改进化疗相关心脏损伤的早期评估与监测策略至关重要。

电化学传感技术因其操作简便、灵敏度优异和响应快速等特点，已在生物医学检测和临床诊断中得到广泛应用。Zhang等人证明银-金双金属纳米粒子电化学传感器可准确、选择性检测心力衰竭标志物脑钠肽（BNP），该传感器具有宽线性范围和低检测限。Amouzadeh Tabrizi等人设计的电化学适体传感器用于测定人血浆样本中的靶分子，其响应与ELISA无统计学显著差异。然而，电化学传感器的分析性能受电极基底修饰材料的制约。目前研究重点是通过功能化进行电极界面修饰技术，以创建特异性分子识别界面。该技术可有效抑制背景干扰、提高信噪比、改善检测性能，为复杂基质中高选择性靶标检测提供创新解决方案。因此，寻找优异材料以提升传感器分析性能已成为构建高性能传感器的关键因素。

近年来，许多研究者聚焦于碳黑的应用，这是一种低成本、易功能化、具有优异导电性的碳基纳米材料。Vicentini等人探讨了碳黑作为电极修饰材料在电化学中的广泛应用。Zhu等人发现表面活性剂的两亲结构可促进分析物富集和碳黑分散，在使用辅助碳黑时对传感器性能产生积极影响。此外，壳聚糖（CS）作为一种源自几丁质的天然聚合物，因其成本低廉、环境友好、粘附性强、易于化学修饰和高度生物相容性而被广泛用作表面活性剂或其他材料的改性剂。CS具有优异的成膜性能，所形成的薄膜无毒、高渗透性、强粘附性，且因其亲水性可促进电子转移。Tan等人通过构建多壁碳纳米管/壳聚糖电化学传感器，为检测Cu²⁺提供了新方法。Wang等人开发了基于壳聚糖功能化碳纳米管/碳黑支架的高灵敏度可乐定电化学传感器，该传感器已证明可用于实际样本中可乐定的检测。由此可见，碳基材料与CS的结合可有效克服各自缺点，显著增强其在提升电化学传感器性能方面的作用。

基于此，本研究针对当前抗肿瘤药物应用易诱发心脏毒性、现有药物源性心脏毒性监测预警与评估技术难以临床实施的难题，亟需建立高效、准确的化疗药物诱导心脏毒性动态过程监测体系。基于CRP的特异性识别与检测，设计并构建了用于化疗药物诱导心脏毒性早期监测与风险评估的电化学免疫传感器。采用CS与f-CB结合的界面工程技术增强电极界面导电性，构建具有高表面积的三维导电网络，进而将抗CRP抗体加载于修饰电极表面，用于目标CRP的特异性免疫识别。该传感器可精准识别小鼠心肌细胞匀浆中的CRP。本工作不仅开发了一种快速、准确、高灵敏度的CRP检测新方法，还为化疗诱导心脏毒性的实时动态监测与早期风险评估提供了科学依据和实践路径，有望提升化疗诱导心脏毒性的检测灵敏度与精密度，克服传统方法（高成本、低灵敏度、差特异性）的局限，为监测、评估与预警提供经济、快速、可靠的平台。

Conclusion

化疗药物诱导的心脏毒性是癌症化疗期间的重要临床问题。当前临床监测工具主要依赖影像学检查和定期生物标志物筛查，但这些方法在敏感性和时效性方面存在显著局限，难以早期发现问题并实时干预，亟需能够实时监测、评估与预警的体系。