Chitosano

Cząsteczka Quitosano

Co to jest Chitosano?

Chitozan jest polisacharydem, który pochodzi z chityny, jednego z najliczniejszych naturalnych polimerów w naturze. Tymczasem chityna jest tworzona przez monomery D-acetylglukozaminy, zjednoczone przez linki β1-4, odkryte w 1811 r. Przez Bracconot.

Chitina znajduje się w skorupce skorupiaków (kraby, homary itp.), Owady, pajęczaki, na ścianie niektórych grzybów, w zielonych i pierwotniakach. W 1859 r. Rouguet traktował chitinę wodorotlenkiem potasu, którego uzyskał polisacharyd, który Hoppe-sprzedaż nazywał później Chitosano.

Wodorotlenek sodu lub potasu wytwarza disacecherię chininy, przekształcając D-acetyloglukozaminę w d-glikozaminę: drugi monomer, który tworzy chitozan. Dlatego chitozan zawiera większą ilość d-glukozaminy niż D-acetyloglukozamina.

Jedną z głównych różnic między chityną i chitozanem, pod względem strukturalnym i interakcjami międzycząsteczkowymi, jest to, że łańcuchy polisacharyczne chitozanu są przechowywane razem z większą siłą niż Chitina; To właśnie ze względu na obecność grup acetylowych.

Chitozan ma również niewielkie dodatnie obciążenie ze względu na aminę obecną w d-glukozaminie, co pozwala jej oddziaływać z negatywnie obciążonymi powierzchniami, takimi jak błony błon śluzowych. Ta właściwość umożliwia stosowanie chitozanu do transportu substancji przez membrany.

Chitosan ma również wiele zastosowań, takich jak służba jako fungicydy, obrońca wina, w ograniczaniu krwawienia, w oczyszczaniu wody itp.

Struktura chitozanu

Zmiany generowane przez deacetilación w strukturze chityny podczas jej transformacji w chitosano. Źródło: Vicente Neto, CC przez 4.0, Via Wikimedia Commons

Chitozan jest liniowym polisacharydem o strukturze podobnej do struktury celulozy. Jednak jedna z grup hydroksylowych glukozy zastępuje się grupą aminową (-NH₂) lub grupa acetilaminowa (-hnoch₃). Chitosano jest tworzone przez jednostki desacepted (pomarańczowe) i acetylowane (niebieskie), losowo rozmieszczone (patrz obraz wyższy).

Te jednostki łączą łącza β-1-4. Despaceded jednostki powstają przez cząsteczki d-glukozaminy, podczas gdy jednostki ACETYLED są dla cząsteczek D-acetyloglukozaminy. Qitosan.

Wskazuje to, że d-glikozamina jest w większej proporcji niż D-acetyloglukozamina. Następnie można uznać, że chitosano jest polisacharydem utworzonym głównie przez desacepted jednostki, składane przez cząsteczki d-glukozaminy powiązane przez wiązania β-1-4.

Może ci służyć: fosfor: historia, właściwości, struktura, uzyskiwanie, użycia

Właściwości chitozanu

Z pocisków skorupiaków, takich jak krewetki, chityna jest wydobywana, która z kolei służy jako surowiec do produkcji przemysłowej chitosano. Źródło: Ehrenberg Kommunication, CC BY-SA 2.0, Via Wikimedia Commons

Waga molekularna

Jego masa cząsteczkowa wynosi od 3 × 10⁵ i 1 × 10⁶ g/mol, w zależności od źródła chitiny, z którego uzyskuje się chipasano. To znaczy, ich łańcuchy polisacharydowe są duże.

Elementarna skład chemiczna

-Carbon: 44.Jedenaście %

-Wodór: 6.84 %

-Azot: 7.97 %

Jak widać, jest to znacznie polisacharyd azotu.

Wygląd fizyczny

Jest prezentowany w postaci płatków lub szlifowania pyłu kremowego lub kremowego białego. Pojawia się również jako biały lub białawy półprzezroczysty arkusz.

Smak i zapach

Chitosano to toaleta i bez smaku.

Temperatura topnienia

102.5 ° C

Gęstość

1 g/cm³

Rozpuszczalność

Jest nierozpuszczalny w wodzie i alkalii. Jest bardzo rozpuszczalny w większości rozcieńczonych kwasów (pH < 6.5), incluyendo el ácido fórmico, el ácido acético y el ácido clorhídrico.

Stabilność

Jest stabilny w temperaturze pokojowej i przy ochronie gazu azotowego może wspierać temperaturę 250 ° C bez eksperymentu rozkładu. Jest niezgodny z silnymi środkami utleniającymi.

Ładunek elektryczny

Grupa quitosano amino ma 6 PKA.5. Daje to chitozanowi niewielkie obciążenie dodatnie i względną rozpuszczalność w pożywce kwasowej lub neutralnej.  Chitosano jest bioadhezyjny, który może wiązać się z negatywnie obciążonymi powierzchniami, podobnie jak w przypadku komórek nabłonkowych.

Chitozan to wielkość, która może tworzyć kompleksy z ujemnie obciążonymi cząsteczkami, takimi jak lipidy, białka i kwasy nukleinowe, modyfikując jego zachowanie.

Reaktywność chemiczna

Obecność grup hydroksylowych (OH) i Aminos (NH₂) Umożliwia chitozanowi tworzenie kowalencyjnych wiązań poprzez reakcje wieczności, steryfikację i zmniejszenie aminacji.

Biokompatybilność i biodegradowalność

Chitozan jest pozytywnie obciążonym związkiem nietoksycznym, który może oddziaływać z ujemnymi obciążeniami błon plazmatycznych różnych tkanek, bez powodowania im uszkodzenia. Stąd fakt biokompatybilności chitozanu.

Ponadto chitozan jest biodegradowalny przez działanie enzymatyczne. Na przykład gładkość jest enzymem, który działa na łamanie linków β-1-4.

Używa / aplikacje Quitosano

Obiekty wykonane z chitosano. Źródło: Jgfermart, CC BY-SA 3.0, Via Wikimedia Commons

Uzdatnianie wody

Chitozan interweniuje w oczyszczeniu wody w kilku aspektach. Może porwać jony metali, takie jak miedź, ołów, rtęć itp. Może również przyczynić się do eliminacji żywności, barwników i innych stałych negatywnie załadowanych.

Może ci służyć: azotyn sodu (nano2): struktura, właściwości, zastosowania, ryzyko

Ponadto chitozan może łączyć zawieszone cząstki, zwiększając jego rozmiar i umożliwiając ich eliminowanie w osadach. To powoduje prawie całkowite usunięcie zmętnienia wody.

Rolnictwo

Chitozan jest stosowany w powleczeniu nasion i liści, w poprawie odpowiedzi na leki i/lub przedłużone nawozy działające, w poprawie kiełkowania i ukorzenianiu się, w rozwoju liści oraz w wydajności nasion.

Ponadto Chitosano ma działanie przeciwgrzybicze, które daje ochronę roślin. Istnieją dowody na to, że chitozan może działać na błony i chromatynę warzyw, indukując zmiany, które umożliwiają lepszy wzrost.

Ochrona żywności

Chitozan służy do tworzenia jadalnego filmu, który obejmuje jedzenie, unikając w ten sposób ich zanieczyszczenia. Również chitozan ma aktywność przeciwko grzybom i bakteriom.

Dodanie związków do chitozanu, takich jak olej z goździki / β-cyklodekstryna, zwiększa jego pojemność przeciwbakteryjną, co pozwala działać na bakterie, takie jak: s. aureus, s. Epiderermis, e. coli i inni.

Formacja nanowłókien

W metodzie elektrohilowanej siła elektryczna stosuje się do rozciągania struktur polimerowych, takich jak chitozan, wytwarzając włókna o średnicy od 50 do 500 nanometrów. Te włókna są biokompatybilne i biodegradowalne i są stosowane jako materiały hemostatyczne i gojenie się ran.

Zastosowania medyczne

Lista zastosowań i zastosowania chitozanu w medycynie jest obszerna, możliwość nazwania następujących: implanty ortopedyczne, inżynieria tkanin, gojenie się ran, internalizacja tkanek leków, sztuczne tworzenie skóry, szwy chirurgiczne i kontrolowane uwalnianie leków leków.

Oprócz wyznaczonych zastosowań medycznych, chitozan jest używany w bandażach, gąbkach, spalaniu zasięgu, jako środek przeciwzapalny, w hamowaniu tworzenia się płyty dentystycznej, w przyspieszeniu gojenia się ran i jako środka hemostatycznego.

Chitozan został wykorzystany w konfliktach wojennych w celu zmniejszenia krwawienia. Jego dodatnie obciążenie pozwala pokryć ujemnie naładowane erytrocyty, tworząc kompleks, który aktywuje płytki krwi, które inicjują proces krzepnięcia.

Internalizacja narkotyków

Chitozan jest również wykorzystywany do transportu i internalizacji leków do tkanek. W przypadku DNA, który koduje dla pewnego antygenu, ze względu na jego obciążenie ujemne, nie może oddziaływać z błoną plazmatyczną.

Trudność ta jest eliminowana, gdy chitosano dodatnio obciąża DNA z obciążeniem ujemnym, umożliwiając internalizowanie kompleksu chitozanu-adn.

Na przykład ten mechanizm może być wykorzystany do produkcji szczepionki DNA, która koduje białko wirusa Covid 19.

Może ci służyć: zmiany fizyczne

Wyjaśnienie wina i piwo

Chitozan jest dodawany w końcowym etapie opracowania piwa w celu poprawy jego flokulacji i eliminacji komórek drożdży, co umożliwia wyjaśnienia piwa.

Chitozan, wraz z bentonitem, żelatyną i innymi substancjami, zwiększają prędkość sedymentacji owoców i debrutów, które powodują zmętnienie wina. Ponadto zmniejsza obecność zardzewiałych polifenoli.

Zalety i wady

Włączenie leków do tkanek zostało zbadane poprzez interwencję Chitosano. Doświadczyło się również w przypadku włączenia DNA, które koduje antygen określony w komórkach odpowiedzialnych za odporność, stosując chitozan w procesie transfekcji.

DNA jest włączony ograniczony do komórek ze względu na jego obciążenie ujemne.

Ograniczenie to można rozwiązać przez jego związek chitozanu: policytacja, która neutralizuje ujemne obciążenie DNA, a zatem ułatwia jego włączenie do komórek. To w celu uzyskania odpowiedzi immunologicznej przeciwko DNA.

Strategię tę można zastosować do tworzenia szczepionek DNA, które kodują przeciwko obecnemu antygenowi, takim jak wirus lub inny materiał biologiczny, który chcesz kontrolować.

Zalety

Zastosowanie chitozanu do włączenia materiału genetycznego (DNA) do komórek (transfekcja) ma tę zaletę, że chitozan jest nietoksycznym, biokompatybilnym i biodegradowalnym materiałem.

Działałby jako transporter DNA. W następnym etapie kompleks Chitosano-ADN może tworzyć części wakuoli, które powstają przez internalizację do części błony plazmatycznej, w procesie znanym jako endocytoza.

Chitozan jest materiałem nietoksycznym sam. Jest strawny i ma działanie bakteriobójcze.

Niedogodności

Transfekcja za pośrednictwem chitozanu. Wskazuje to, że jest to złożony proces, który zależy od wielu czynników.

Dlatego trudno jest znaleźć optymalne warunki dla odtwarzalności procesu, co stanowi wadę.

Kolejny przykład, który może zilustrować zalety i wady w stosowaniu chitozanu, jest następujące: użycie chitosano do włączenia go do zwierząt.

Gdy odsetek chitozanu włączony do żywności osiąga 20 % pasz, zgłoszono przypadki śmierci zwierząt, prawdopodobnie z powodu hamowania wchłaniania składników odżywczych, które można wydalić w kale sprzężonym z chitozano.

Bibliografia

1. Graham Solomons t.W., Craig b. Fryhle. (2011). Chemia organiczna. (10^th Wydanie.). Wiley Plus.
2. Carey f. (2008). Chemia organiczna. (Szósta edycja). MC Graw Hill.
3. Morrison i Boyd. (1987). Chemia organiczna. (Piąta edycja). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Wikipedia. (2021). Chitosan. Źródło: w:.Wikipedia.org
5. National Center for Biotechnology Information. (2021). Podsumowanie Pubchem Comunund dla CID 71853: Chitosan. Odzyskane z: Pubchem.NCBI.NLM.Nih.Gov
6. Elsevier b.V. (2021). Chitosan. Scientedirect. Pobrano z: Scientedirect.com