Chitosano

Molekula Quitosano

Čo je to Chitosano?

Chitosan je polysacharid, ktorý pochádza z chitínu, jedného z najhojnejších prírodných polymérov v prírode. Chitín je medzitým tvorený monomérmi D-acetylglukozamínu, ktoré sú spojené s β1-4 odkazmi, ktoré objavil v roku 1811 Bracconot.

Chitina sa nachádza v škrupine kôrovcov (kraby, homáre atď.), hmyz, arachnidy, na stene niektorých húb, v zelených a protozoanských riasach. V roku 1859 Rouguet ošetril chitín hydroxidom draselný, z ktorého získal polysacharid, ktorý Hoppe-Seller neskôr nazval Chitosano.

Hydroxid sodný alebo draselný produkuje deformáciu chinínu a transformuje D-acetylglukozamín na d-glykozamín: ďalší monomér, ktorý tvorí chitosan. Preto chitosan obsahuje väčšie množstvo D-glukozamínu ako D-acetylglukozamín.

Jedným z hlavných rozdielov medzi chitínom a chitosanom, v štrukturálnych pojmoch a intermolekulárnych interakciách, je to, že polysacharické reťazce chitosanu sa udržiavajú spolu s väčšou silou ako chitina; To je presne spôsobené prítomnosťou skupín acetylových skupín.

Chitosan má tiež mierne pozitívne zaťaženie v dôsledku amínu prítomného v d-glukozamíne, ktorý mu umožňuje interagovať s negatívne naloženými povrchmi, ako sú membrány slizníc. Táto vlastnosť umožňuje použitie chitosanu na transport látok cez membrány.

Chitosan má tiež početné využitie, napríklad slúži ako fungicíd, ochranca vín, v obmedzení krvácania, čistenia vody atď.

Štruktúra chitosanu

Zmeny generované deacetilaciónom v štruktúre chitínu počas jeho transformácie na chitosano. Zdroj: Vicente Neto, CC o 4.0, cez Wikimedia Commons

Chitosan je lineárny polysacharid so štruktúrou podobnou štruktúre celulózy. Jedna z glukózových hydroxylových skupín je však nahradená aminoskupinou (-NH₂) alebo skupina acetilamínu (-hnoch₃). Chitosano je tvorený desacetovanými jednotkami (oranžové) a acetylované jednotky (modrá), náhodne distribuované (pozri vynikajúci obrázok).

Tieto jednotky sú spojené s β-1-4 odkazmi. Desacetované jednotky sú tvorené molekulami d-glukozamínu, zatiaľ čo acetylované jednotky sú určené pre molekuly D-acetylglukozamínu. Qitosan.

To naznačuje, že d-glykozamín je vo väčšom podiele ako D-acetylglukozamín. Potom sa dá uvažovať o tom, že chitosano je polysacharid tvorený hlavne desacetovanými jednotkami, vytvorenými molekulami d-glukozamínu spojenými s väzbami β-1-4.

Môže vám slúžiť: fosfor: História, vlastnosti, štruktúra, získanie, použitie, použitia

Vlastnosti chitosanu

Z škrupín kôrovcov, ako sú krevety, je extrahovaný chitín, ktorý zase slúži ako surovina na priemyselnú výrobu chitosano. Zdroj: Ehrenberg Kommunikation, CC BY-SA 2.0, cez Wikimedia Commons

Molekulová hmotnosť

Jeho molekulová hmotnosť je medzi 3 × 10⁵ a 1 × 10⁶ g/mol, v závislosti od zdroja chitiny, z ktorého sa získa chipasano. To znamená, že ich polysacharidové reťazce sú veľké.

Elementárne chemické zloženie

-Uhlík: 44.jedenásť %

-Vodík: 6.84 %

-Dusík: 7.97 %

Ako je vidieť, je to značne dusíkový polysacharid.

Fyzický vzhľad

Je prezentovaný vo forme vločiek alebo brúsneho prachu krémovej alebo krémovej bielej farby. Vyzerá tiež ako biely alebo belavý priesvitný list.

Príchuť

Chitosano je toaleta a bez chuti.

Bod topenia

102.5 ° C

Hustota

1 g/cm³

Rozpustnosť

Je nerozpustný vo vode a alkali. Vo väčšine zriedených kyselín je veľmi rozpustný (pH < 6.5), incluyendo el ácido fórmico, el ácido acético y el ácido clorhídrico.

Stabilita

Je stabilný pri teplote miestnosti a pri ochrane dusíkového plynu môže podporovať teplotu 250 ° C bez experimentovania rozkladu. Je nezlučiteľná so silnými oxidačnými činidlami.

Nabíjačka

Aminoskupina Quitosano má PKA 6.5. To dáva chitosanu mierne pozitívne zaťaženie a relatívnu rozpustnosť v kyslom alebo neutrálnom médiu.  Chitosano je bioadhézny, ktorý sa môže viazať na negatívne zaťažené povrchy, ako je to v prípade epitelových buniek.

Chitosan je polycy, ktorá môže tvoriť komplexy s negatívne zaťaženými molekulami, ako sú lipidy, proteíny a nukleové kyseliny, modifikovať jeho správanie.

Chemická reaktivita

Prítomnosť hydroxylových skupín (OH) a aminos (NH₂) Umožňuje chitosanu tvoriť kovalentné väzby reakciami večnosti, sterifikáciou a redukciou aminácie.

Biokompatibilita a biologicky odbúrateľnosť

Chitosan je pozitívne načítaná ne -toxická zlúčenina, ktorá môže interagovať s negatívnym zaťažením plazmatických membrán rôznych tkanív bez toho, aby ich spôsobila poškodenie. Preto skutočnosť biokompatibility chitosanu.

Okrem toho je chitosan biologicky odbúrateľný enzymatickým účinkom. Napríklad plynulosť je enzým, ktorý pôsobí prelomenie odkazov β-1-4.

Použitie / aplikácie Quitosano

Predmety vyrobené z chitosano. Zdroj: Jgfermart, CC By-SA 3.0, cez Wikimedia Commons

Úprava vody

Chitosan zasahuje do čistenia vody v niekoľkých aspektoch. Môže uniesť kovové ióny, ako sú meď, olovo, ortuť atď. Môže tiež prispieť k eliminácii potravín, farbív a iných tuhých látok negatívne naložené.

Môže vám slúžiť: dusitan sodný (Nano2): štruktúra, vlastnosti, použitia, riziká

Okrem toho sa môže chitosan spojiť suspendované častice, zväčšiť jeho veľkosť a umožní ich eliminovať v sedimentoch. To vytvára takmer celkové odstránenie vodnej zákalu.

poľnohospodárstvo

Chitosan sa používa pri povlaku semien a listov, pri zlepšovaní reakcie na lieky a/alebo predĺžené akčné hnojivá, pri zlepšovaní klíčenia a zakorenenia, v raste listov a vo výkone semien.

Okrem toho má Chitosano protiplesňový účinok, ktorý poskytuje ochranu rastlín. Existujú dôkazy o tom, že chitosan môže pôsobiť na membrány a chromatín zeleniny, čo vyvoláva zmeny, ktoré umožňujú lepší rast.

Ochrana potravín

Chitosan sa používa na vytvorenie jedlého filmu, ktorý pokrýva jedlo, a tak sa vyhýba ich znečisteniu. Chitosan má tiež aktivitu proti húb a baktériách.

Pridanie zlúčenín do chitosanu, ako je klinčekový olej / β-cyklodextrín, zvyšuje jeho antibakteriálnu kapacitu, ktorá jej umožňuje pôsobiť na baktérie, ako sú: S. aureus, s. Epidermis, e. coli a ďalší.

Tvorba nanovlákna

Pri elektrohilatenej metóde sa elektrická sila používa na natiahnutie polymérnych štruktúr, ako je chitosan, pričom v priemere produkuje vlákna 50 až 500 nanometrov. Tieto vlákna sú biokompatibilné a biologicky odbúrateľné a používajú sa ako hemostatické materiály a hojenie rán.

Lekárske použitie

Zoznam použití a aplikácií chitosanu v medicíne je rozsiahly, je schopný pomenovať nasledujúce: ortopedické implantáty, textilné inžinierstvo, hojenie rán, internalizácia na liečivé tkanivá, tvorba umelej kože, chirurgické stehy a kontrolované uvoľňovanie liekov liečiv.

Okrem vymenovaných lekárskych použití sa chitosan používa v obväzoch, špongiách, pálenie, ako antifalizačné činidlo, pri inhibícii tvorby zubnej dosky, pri zrýchlení hojenia rany a ako hemostatického činidla.

Chitosan sa používa vo vojnových konfliktoch na zníženie krvácania. Jeho kladné zaťaženie vám umožňuje pokryť negatívne nabité erytrocyty a vytvára komplex, ktorý aktivuje krvné doštičky, ktoré iniciujú proces koagulácie.

Internalizácia liekov

Chitosan sa tiež používa na transport a internalizáciu liekov do tkanív. V prípade DNA, ktorá kóduje určitý antigén, kvôli jeho negatívnemu zaťaženiu nemôže interagovať s plazmatickou membránou.

Tento problém je eliminovaný, keď sa chitosano pozitívne načítava DNA s negatívnym zaťažením, čo umožňuje internalizáciu komplexu chitosan-adn do buniek zodpovedných za imunitu.

Tento mechanizmus by sa mohol použiť napríklad na produkciu vakcíny proti DNA, ktorá kóduje proteín vírusu Covid 19 19.

Môže vám slúžiť: fyzické zmeny

Objasnenie vína a pivo

Chitosan sa pridá v záverečnej fáze vypracovania piva na zlepšenie jeho flokulácie a eliminácie kvasinkových buniek, čo umožňuje objasnenie piva.

Chitosan, spolu s bentonitom, želatínou a inými látkami, zvyšuje rýchlosť sedimentácie ovocia a zvyškov, ktoré spôsobujú zákal vína. Okrem toho znižuje prítomnosť hrdzavých polyfenolov.

Výhody a nevýhody

Začlenenie liekov do tkanív sa študovalo intervenciou chitosano. Bola to tiež prežívaná so začlenením DNA, ktorá kóduje antigén určený do buniek zodpovedných za imunitu, pomocou chitosanu v transfekčnom procese.

DNA je začlenená obmedzená na bunky kvôli jej negatívnemu zaťaženiu.

Toto obmedzenie je možné vyriešiť jeho spojením na chitosan: polycytion, ktorá neutralizuje negatívne zaťaženie DNA, a preto uľahčuje jej začlenenie do buniek. To, aby sa vytvorila imunitná reakcia proti DNA.

Táto stratégia by sa mohla použiť na tvorbu DNA vakcín, ktoré kódujú proti súčasnému antigénu, ako je vírus alebo iný biologický materiál, ktorý chcete ovládať.

Výhody

Použitie chitosanu do začlenenia genetického materiálu (DNA) do buniek (transfekcia) má výhodu, že chitosan je ne -toxický, biokompatibilný a biologicky odbúrateľný materiál.

Funguje by ako transportér DNA. V ďalšej fáze môže komplex Chitosano-ADN tvoriť časti vakuol, ktoré sú tvorené internalizáciou na časti plazmovej membrány, v procese známeho ako endocytóza.

Chitosan je nettoxický materiál ako taký. Je stráviteľný a má baktericídne pôsobenie.

Nevýhody

Transfekcia sprostredkovaná chitosanom. To naznačuje, že ide o komplexný proces, ktorý závisí od mnohých faktorov.

Preto je ťažké nájsť optimálne podmienky pre reprodukovateľnosť procesu, ktorý predstavuje nevýhodu.

Ďalším príkladom, ktorý môže ilustrovať výhody a nevýhody pri používaní chitosanu, je nasledujúci: použitie chitosano na jeho začlenenie do zvierat.

Keď podiel chitosanu začleneného do potravín dosiahne 20 % krmiva, boli hlásené prípady smrti zvierat, pravdepodobne v dôsledku inhibície absorpcie živín, ktorá by sa mohla vylučovať v stolici spojenej s chitosanom.

Odkazy

1. Graham Solomons t.W., Craig B. Fryhle. (2011). Organická chémia. (10^th Vydanie.). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Organická chémia. (Šieste vydanie). MC Graw Hill.
3. Morrison a Boyd. (1987). Organická chémia. (Piate vydanie). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Wikipedia. (2021). Chitosan. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
5. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2021). Pubchem Comunund Zhrnutie pre CID 71853: Chitosan. Získané z: pubchem.Ncbi.NLM.NIH.Vláda
6. Elsevier B.Vložka. (2021). Chitosan. Vedecký. Zdroj: ScienceDirect.com