ساخت و مشخصه‌یابی هیدروژل کامپوزیتی فیبروئین ابریشم اصلاح شده/ چارچوب فلزی– آلی مبتنی بر روی با استفاده از واکنش فنتون برای کاربردهای پزشکی

مقدمه و اهداف: هیدروژل‌ها به‌عنوان داربست‌های سه‌بعدی آب‌دوست، نقش مهمی در جذب مایعات زیستی و ایجاد پایداری مکانیکی در فرآیند بازسازی بافت ایفا می‌کنند. هدف این پژوهش، طراحی و سنتز هیدروژل‌های کامپوزیتی جدیدی بر پایه فیبروئین ابریشم اصلاح‌شده با گروه‌های تیول و چارچوب فلزی-آلی (zn-bio mof) حاوی یون روی و لیگاند آدنین، به‌منظور بهبود خواص مکانیکی و زیستی برای کاربردهای مهندسی بافت است.مواد و روش‌ها: فیبروئین ابریشم خالص استخراج و با افزودن گروه‌های تیول از طریق اتصال ال-سیستئین اصلاح شد. برای تایید این اصلاحات، طیف‌سنجی مادون‌قرمز تبدیل فوریه انجام شد.zn-bio mof  نیز از طریق فرآیند هیدروترمال با یون روی (ii) و لیگاند آدنین سنتز شد. سه نوع هیدروژل کامپوزیتی تهیه شد: (1) هیدروژل بر پایه فیبروئین ابریشم اصلاح‌شده، (2) هیدروژل بر پایه فیبروئین ابریشم اصلاح‌شده ژل‌شده با واکنش فنتون و (3) هیدروژل کامپوزیتی حاوی zn-bio mof در غلظت‌های مختلف. برای مشخصه‌یابی، از میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش پرتو ایکس استفاده شد.یافته‌ها: نتایج طیف‌سنجی مادون‌قرمز تبدیل فوریه کاهش شدت پیک‌های cm⁻¹ 1650 و cm⁻¹ 3300 و ظهور پیک‌های جدید مربوط به پیوندهای s-s و s-h را تایید کرد. میانگین قطر نانوذرات zn-bio mof برابر با 0/12±0/39 نانومتر و مساحت سطح ویژه آن 1138/3 مترمربع بر گرم بود. بررسی خواص تورم و تخریب نشان داد که هیدروژل‌های حاوی نانوذرات zn-bio mof دارای مدول فشاری و چقرمگی بالاتر، کاهش وزن حدود 30 درصد طی 72 ساعت، و رفتار تورمی کنترل‌شده بودند.نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که هیدروژل‌های کامپوزیتی zn-bio mof به دلیل بهبود خواص مکانیکی و کنترل تورم، پتانسیل بالایی برای استفاده در مهندسی بافت و کاربردهای زیستی دارند.

fabrication and characterization of modified silk fibroin/zinc-based metal-organic framework composite hydrogel using fenton reaction for medical applications

introduction and objectives: hydrogels, as three-dimensional hydrophilic scaffolds, play a crucial role in absorbing biological fluids and providing mechanical stability in the tissue regeneration process. this study aims to design and synthesize novel composite hydrogels based on thiol-modified silk fibroin and a zinc-containing bio-metal-organic framework (zn-bio mof) with an adenine ligand to enhance mechanical and biological properties for tissue engineering applications.materials and methods: pure silk fibroin was extracted and modified with thiol groups via l-cysteine conjugation. fourier-transform infrared (ftir) spectroscopy was conducted to confirm these modifications. the zn-bio mof was synthesized through a hydrothermal process using zinc (ii) ions and an adenine ligand. three types of composite hydrogels were prepared: (1) hydrogel based on thiol-modified silk fibroin, (2) hydrogel based on thiol-modified silk fibroin crosslinked via the fenton reaction, and (3) composite hydrogel containing zn-bio mof at various concentrations. material characterization was performed using scanning electron microscopy (sem) and x-ray diffraction (xrd).results: ftir spectroscopy confirmed the reduction in peak intensities at 1650 cm⁻¹ and 3300 cm⁻¹ and the appearance of new peaks corresponding to s-s and s-h bonds. the average particle size of zn-bio mof was 0.39 ± 0.12 nm, with a specific surface area of 1138.3 m²/g. swelling and degradation analyses indicated that zn-bio mof-containing hydrogels exhibited improved mechanical properties, including higher compressive modulus and toughness, approximately 30% weight loss over 72 hours, and controlled swelling behavior.conclusion: the findings of this study suggest that zn-bio mof composite hydrogels, due to their enhanced mechanical properties and controlled swelling behavior, hold significant potential for tissue engineering and biomedical applications.