Covalent Organic Frameworks in Smart Food Packaging: Advances, Challenges, and Future Prospects.

چکیده اصلی

Food preservation challenges have positioned packaging as a rapidly evolving, innovation-driven field, with smart packaging offering transformative solutions. Among advanced materials, covalent organic frameworks (COFs) have attracted growing attention due to their permanent porosity, structural tunability, high surface area, and chemical stability. These features allow COFs to address critical needs in food packaging, including active barrier protection, antimicrobial action, and smart sensing of food freshness and spoilage. This review examines recent progress in applying COFs to food packaging, with particular focus on their ability to prolong shelf life and enable smart functionalities for real-time monitoring of food quality. Safety aspects, biocompatibility, recyclability, and biodegradability are also critically evaluated, as these remain key considerations for regulatory approval and industrial translation. Although current studies report minimal cytotoxicity, long-term toxicological assessments are still limited, underscoring the need for more comprehensive investigations. Looking forward, artificial intelligence (AI) and machine learning (ML) provide powerful tools for accelerating COF discovery and optimization. Their integration into COF design could streamline synthesis, improve scalability, and guide application-specific material development. COFs represent a promising new class of materials poised to advance the next generation of sustainable, functional, and smart food-packaging systems.

ترجمه فارسی چکیده

چالش‌های حفظ غذا، بسته‌بندی را به عنوان یک حوزه در حال تکامل و مبتنی بر نوآوری قرار داده است که راهکارهای هوشمند را ارائه می‌دهد. ساختارهای شبکه‌ای آلی کووالانسی (COFs) به دلیل پوسته‌پوستی دائمی، قابلیت تنظیم ساختاری، سطح ویژه بالا و پایداری شیمیایی توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند. این ویژگی‌ها به COFs اجازه می‌دهد تا نیازهای حیاتی در بسته‌بندی غذا، از جمله محافظت فعال، اثر آنتی‌میکروبی و حسگرهای هوشمند برای ردیابی تازگی و فساد غذا را برطرف کند. این مرور، پیشرفت‌های اخیر در کاربرد COFs در بسته‌بندی غذا را بررسی می‌کند و بر توانایی آن‌ها برای افزایش مدت ماندگاری و امکان‌سنجی عملکردهای هوشمند برای نظارت لحظه‌ای بر کیفیت غذا تمرکز دارد. جنبه‌های ایمنی، زیست‌سازگاری، قابلیت بازیافت و تجزیه‌پذیری نیز به طور انتقادی ارزیابی می‌شوند، زیرا این موارد همچنان معیارهای کلیدی برای تأییدیه‌های نظارتی و ترجمه صنعتی هستند. اگرچه مطالعات فعلی گزارش‌هایی از سمیت سلولی حداقلی ارائه می‌دهند، ارزیابی‌های سمی‌شناسی بلندمدت همچنان محدود است که نشان‌دهنده نیاز به بررسی‌های جامع‌تر است. در آینده، هوش مصنوعی و یادگیری ماشین ابزارهای قدرتمندی برای تسریع کشف و بهینه‌سازی COFs هستند. ادغام آن‌ها در طراحی COF می‌تواند فرآیند سنتز را ساده‌سازی، قابلیت مقیاس‌پذیری را بهبود بخشد و توسعه مواد مخصوص کاربرد را هدایت کند. COFs نماینده کلاسی جدید از مواد امیدوارکننده‌اند که قرار است سیستم‌های بسته‌بندی غذا پایدار، کاربردی و هوشمند نسل بعدی را پیشرفت دهند.

متن کامل اصلی