شماره ركورد
34902
پديد آورنده
فائقه دارايي
عنوان
تهيه و شناسايي زخم پوش هيدروژلي هوشمند حساس به گلوكزحاوي چارچوب فلز_آلي عاملدار شده با ال_آرژنين با عملكرد نانوزيمي جهت بهبود زخمهاي ديابتي باكتريايي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
شيمي
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/11/29
استاد راهنما
علي ملكي
استاد مشاور
ساره ارجمند
دانشكده
شيمي
چكيده
زخمهاي ديابتي بهعنوان يكي از عوارض شايع و پيچيده ديابت، تحت تأثير افزايش قند خون مزمن، التهاب پايدار، استرس اكسيداتيو و اختلال در پاسخ ايمني، با تأخير در ترميم و افزايش خطر عفونتهاي باكتريايي همراه هستند. ازاينرو، توسعه سامانههاي درماني هوشمند كه بتوانند بهصورت موضعي و وابسته به شرايط بيوشيميايي زخم عمل كنند، از اهميت ويژهاي برخوردار است. در اين پژوهش، يك زخمپوش هوشمند و خودفعالشونده پاسخگو به گلوكز با هدف كنترل همزمان عفونت و بهبود فرآيند ترميم زخمهاي ديابتي طراحي و ارزيابي شد. بدين منظور، چارچوب فلز_آلي NH2-MIL-88B(Fe) به روش سولوترمال سنتز شد و سپس از طريق اصلاح پساسنتزي، با آمينو اسيد ال_آرژنين بهعنوان پيشماده زيستي نيتريكاكسيد عاملدار گرديد. ساختار حاصل در يك ماتريس هيدروژلي زيستسازگار مبتني بر كيتوسان/آلژينات تثبيت شد تا امكان تماس مناسب با بستر زخم فراهم گردد. بهمنظور ايجاد پاسخپذيري نسبت به شرايط زخم ديابتي، آنزيم گلوكز اكسيداز به هيدروژل افزوده شد تا سامانه بتواند از گلوكز موجود در محيط زخم بهعنوان محرك دروني استفاده نمايد. نتايج آناليزهاي ساختاري و شيميايي نشان داد كه چارچوب فلز_آلي سنتزشده داراي نظم بلوري مناسب بوده و فرآيند عاملدارسازي با آرژنين بدون تخريب ساختار اصلي چارچوب فلز_آلي انجام شده است. افزايش درصد عنصر نيتروژن و تغيير بار سطحي نمونه پس از اصلاح، تأييدكننده حضور موفق آرژنين بر سطح چارچوب ميباشد. بررسيهاي مورفولوژيك نيز توزيع مناسب ذرات چارچوب فلز_آلي در ماتريس هيدروژلي را نشان داد. نتايج جذب سطحي نيتروژن براي چارچوب فلز_آلي خالص وجود تخلخل و سطح ويژه مناسب را تأييد كرد كه براي دسترسي به مراكز فعال بيوكاتاليستي اهميت دارد.
از نظر عملكردي، سامانه طراحيشده در حضور گلوكز قادر به فعالسازي يك آبشار واكنشي شامل توليد درجاي هيدروژن پراكسيد است. هيدروژن پراكسيد توليدشده، ضمن ايفاي نقش ضدباكتريايي مستقيم، موجب فعالسازي فعاليت نانوزيمي مراكز آهني چارچوب فلز_آلي و تحريك مسيرهاي توليد گونههاي فعال اكسيژن و نيتريكاكسيد ميشود. همزماني اين دو مسير ضدباكتريايي، امكان مهار مؤثر ميكروارگانيسمها و در عين حال حمايت از فرآيندهاي زيستي مرتبط با كاهش التهاب و ترميم بافت را فراهم ميسازد. در مجموع، نتايج اين پژوهش نشان ميدهد كه سامانه ارائهشده ميتواند بهعنوان يك بستر اميدبخش براي توسعه زخمپوشهاي هوشمند در درمان زخمهاي ديابتي مورد توجه قرار گيرد.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/03/11
عنوان به انگليسي
Preparation and Characterization of a Smart Glucose-Sensitive Hydrogel Wound Dressing Containing L-Arginine–Functionalized MOF with Nanozyme Activity for the Treatment of Bacterial Diabetic Wound Healing
تاريخ بهره برداري
2/18/2027 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
فائقه دارايي
چكيده به لاتين
Diabetic wounds are among the most prevalent and challenging complications of diabetes and are strongly influenced by chronic hyperglycemia, persistent inflammation, oxidative stress, and impaired immune responses, all of which contribute to delayed healing and an increased susceptibility to bacterial infections. Therefore, the development of smart therapeutic platforms capable of localized, condition-responsive activity in the wound microenvironment is of considerable importance. In this study, a glucose-responsive, self-activated wound dressing was designed and evaluated to simultaneously control infection and promote the healing of diabetic wounds. For this purpose, the iron-based metal–organic framework NH₂-MIL-88B(Fe) was synthesized via a solvothermal route and subsequently functionalized with the amino acid L-arginine—used as a biological precursor of nitric oxide—through post-synthetic modification. The resulting material was immobilized within a biocompatible chitosan/alginate hydrogel matrix to ensure suitable contact with the wound bed. To impart glucose responsiveness under diabetic conditions, glucose oxidase was incorporated into the hydrogel, enabling the system to utilize wound glucose as an endogenous trigger.
Structural and chemical characterizations confirmed the appropriate crystallinity of the synthesized metal–organic framework and demonstrated that arginine functionalization was achieved without disrupting the parent framework. An increase in nitrogen content and a shift in surface charge after modification further verified the successful presence of arginine on the framework surface. Morphological analyses indicated a favorable distribution of the metal–organic framework particles throughout the hydrogel matrix. Nitrogen adsorption measurements for the pristine framework revealed an adequate specific surface area and porosity, which are essential for accessibility to catalytically active sites.
Functionally, the designed platform activated a glucose-mediated reaction cascade leading to in situ hydrogen peroxide generation. The produced hydrogen peroxide not only exerted a direct antibacterial effect but also promoted nanozyme-like activity of the iron centers, thereby enhancing the production of reactive oxygen species and stimulating nitric oxide–related pathways. The concomitant operation of these antibacterial mechanisms supports effective microbial inhibition while potentially facilitating biological processes associated with inflammation reduction and tissue repair. Overall, the findings suggest that the proposed system represents a promising platform for the development of smart wound dressings for diabetic wound management.
كليدواژه هاي فارسي
نانوزيم , چارچوب فلز_آلي , نيتريك اكسايد , هوشمند , گلوكز , باكتريايي , زخم ديابتي , هيدروژل
كليدواژه هاي لاتين
Diabetic wound , Metal–Organic Framework , MOF , Nitric oxide , Nanozyme , Glucose-responsive hydrogel
Author
Faegheh Daraei
SuperVisor
Dr. Ali Maleki