مواد پیشرفته در مهندسی

مواد پیشرفته در مهندسی

بررسی رهایش کورکومین از زخم‌پوش‌های کامپوزیتی کیتوسان/ سدیم آلژینات حاوی چارچوب فلزی-آلی منیزیم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی مواد، دانشکده فنی و مهندسی گلپایگان، دانشگاه صنعتی اصفهان، گلپایگان، ایران
2 گروه علوم پایه، دانشکده فنی و مهندسی گلپایگان، دانشگاه صنعتی اصفهان، گلپایگان، ایران
چکیده
مقدمه و اهداف: مدیریت زخم‌های مزمن، به‌ویژه زخم‌های پای دیابتی، همچنان چالشی بالینی است؛ زیرا کنترل عفونت، تنظیم pH محیط زخم و رهایش کنترل‌شده عوامل زیست‌فعال باید به‌طور همزمان انجام شود. در این پژوهش، زخم‌پوش‌های کامپوزیتی زیست‌تخریب‌پذیر برپایه کیتوسان/سدیم‌ آلژینات (Ch/SAG) حاوی چارچوب فلزی–آلی منیزیم (Mg-MOF) و کورکومین (Cur) طراحی و ساخته شدند. هدف بررسی خواص فیزیکی–شیمیایی و مورفولوژیکی، و ارزیابی رفتار جذب آب، تخریب‌پذیری و رهایش کورکومین زخم‌پوش‌های ساخته شده بود. نوآوری این پژوهش، ترکیب همزمان خواص آنتی‌باکتریال و آنتی‌اکسیدانی کورکومین با ویژگی‌های تنظیم pH و حامل دارویی Mg-MOF در یک ماتریس پلیمری زیست‌سازگار است.
مواد و روش‌ها: ذرات Mg-MOF به روش هیدروترمال سنتز و زخم‌پوش‌ها با نسبت ثابت کیتوسان به سدیم آلژینات (۸۰:۲۰) و غلظت ثابت کورکومین (mg/mL 0/1) و مقادیر متغیر Mg-MOF تهیه شدند. ساختار و مورفولوژی با طیف‌سنجی فروسرخ با تبدیل فوریه، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی و طیف‌سنجی پراش انرژِی پرتو ایکس بررسی و خواص عملکردی شامل تغییرات pH، جذب آب، تخریب و رهایش دارو در محلول فسفات بافر سالین ارزیابی شد.
یافته‌ها: نتایج طیف‌سنجی فروسرخ با تبدیل فوریه و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی، تشکیل ساختار کامپوزیتی و برهم‌کنش اجزا را تأیید کرد. افزایش Mg-MOF موجب کاهش pH تا محدوده مطلوب (حدود ۵) شد. نمونه حاوی ۵ درصد وزنی Mg-MOF، بالاترین جذب آب (15 ± 220 درصد، p<0.01) و رهایش کنترل‌شده‌تر دارو را نشان داد. نمونه ۱۰ درصد وزنی پایداری ساختاری بیشتری داشت.
نتیجه‌گیری: افزودن همزمان Mg-MOF و کورکومین موجب بهبود معنا‌دار خواص زخم‌پوش‌ها از نظر تنظیم pH، جذب آب و رهایش دارو گردید. براساس نتایج، غلظت ۵ درصد وزنی Mg-MOF به‌عنوان مقدار بهینه با عملکرد مطلوب پیشنهاد می‌شود. 
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Investigating the Release of Curcumin from Chitosan/Sodium Alginate Composite Wound Dressings Containing Magnesium Metal-Organic Framework

نویسندگان English

Faezeh Zohari 1
Mehrnoosh Shayegannejad 1
Negin Maktoobian 1
Narges Johari 1
Maryam Zare 2
1 Materials Engineering group, Golpayegan College of Engineering, Isfahan University of Technology, Golpayegan, Iran
2 Basic Sciences Group, Golpayegan College of Engineering, Isfahan University of Technology, Golpayegan, Iran
چکیده English

Introduction and Objectives: The management of chronic wounds, particularly diabetic foot ulcers, remains a major clinical challenge since infection control, pH regulation, and controlled release of bioactive agents must be achieved simultaneously. In this study, biodegradable composite wound dressings based on chitosan/sodium alginate (Ch/SAG) containing magnesium metal–organic framework (Mg-MOF) and curcumin (Cur) were designed and fabricated. The objectives of this research included: synthesis and characterization of Mg-MOF particles, investigation of the effects of different Mg-MOF concentrations (0, 2, 5, and 10 wt.%) on the physicochemical and morphological properties of the dressings, and evaluation of water absorption, degradation behavior, and curcumin release profiles. The novelty of this work lies in the simultaneous integration of curcumin’s antibacterial and antioxidant functions with the pH-regulating and drug-carrier properties of Mg-MOF within a biocompatible polymeric matrix.
Materials and Method: Mg-MOF particles were synthesized via the hydrothermal method. The composite dressings were prepared with a fixed Ch:SAG ratio (80:20), a constant curcumin concentration (0.1 mg/mL), and varying Mg-MOF contents. Structural and morphological features were analyzed using Fourier Transform Infrared Spectrometer, Field Emission Scanining Electron Microscopy, and Energy-Dispersive Spectroscopy. Functional properties—including pH variation, water absorption, degradation, and drug release—were evaluated in Phosphate Buffer Saline.
Results: FTIR and FESEM analyses confirmed the composite structure and interactions among the components. Increasing Mg-MOF concentration shifted the pH toward the optimal acidic range (~5) for wound healing. The sample containing 5 wt.% Mg-MOF exhibited the highest water absorption (220 ± 15%, p < 0.01) and a more sustained drug release, whereas the 10 wt.% sample demonstrated greater structural stability.
Conclusion: Simultaneous incorporation of Mg-MOF and curcumin significantly improved the physicochemical and functional properties of the Ch/SAG-based dressings, particularly in terms of pH regulation, water absorption, and controlled drug release. The 5 wt.% Mg-MOF concentration was identified as the optimal level for achieving the best performance.

کلیدواژه‌ها English

Wound dressing
Chitosan
Sodium alginate
Curcumin
Magnesium metal-organic framework
Drug release

تحت نظارت وف بومی