Chitosano

Molekul Quitosano

Apa itu Chitosano?

Chitosan adalah polysaccharide yang berasal dari kitin, salah satu polimer semulajadi yang paling banyak. Sementara itu, Chitin dibentuk oleh monomer D-acetylglucosamine, bersatu dengan pautan β1-4, ditemui pada tahun 1811 oleh Bracconot.

Chitina ditemui di dalam cangkang krustasea (ketam, lobsters, dll.), serangga, arachnids, di dinding beberapa kulat, dalam alga hijau dan protozoan. Pada tahun 1859, Rouguet merawat chitine dengan kalium hidroksida, di mana dia memperoleh polysaccharide yang penjual hoppe kemudian dipanggil sebagai chitosano.

Natrium atau kalium hidroksida menghasilkan disacechery quinine, mengubah d-asetilglucosamine menjadi D-glikosamin: monomer lain yang membentuk kitosan. Oleh itu, kitosan mengandungi lebih banyak d-glucosamine daripada D-asetilglucosamine.

Salah satu perbezaan utama antara chitin dan kitosan, dalam istilah struktur dan interaksi intermolecular, ialah rantai polysaccharic kitosan disimpan bersama -sama dengan kekuatan yang lebih besar daripada yang chitina; Ini tepat untuk kehadiran kumpulan asetil.

Kitosan juga mempunyai sedikit beban positif kerana amina yang terdapat dalam D-glucosamine, yang membolehkannya berinteraksi dengan permukaan yang dimuatkan secara negatif, seperti membran membran mukus. Harta ini membolehkan kitosan digunakan untuk mengangkut bahan melalui membran.

Kitosan juga mempunyai banyak kegunaan, seperti berkhidmat sebagai fungisida, pelindung wain, dalam batasan pendarahan, dalam pembersihan air, dll.

Struktur kitosan

Perubahan yang dihasilkan oleh Deacetilación dalam struktur kitin semasa transformasinya ke Chitosano. Sumber: Vicente Neto, CC oleh 4.0, melalui Wikimedia Commons

Chitosan adalah polysaccharide linear dengan struktur yang serupa dengan selulosa. Walau bagaimanapun, salah satu kumpulan hidroksil glukosa digantikan oleh kumpulan amino (-NH₂) atau kumpulan acetilamin (-hnoch₃). Chitosano dibentuk oleh unit desaceted (oren) dan unit asetilasi (biru), diedarkan secara rawak (lihat imej yang unggul).

Unit-unit ini disertai oleh pautan β-1-4. Unit Desaceted dibentuk oleh molekul D-glucosamine, manakala unit acetyled adalah untuk molekul D-asetilglucosamine. Qitosan.

Ini menunjukkan bahawa D-glikosamin berada dalam perkadaran yang lebih besar daripada D-asetilglucosamine. Kemudian, boleh dipertimbangkan bahawa chitosano adalah polysaccharide yang dibentuk terutamanya oleh unit desaceted, yang dibentuk oleh molekul D-glucosamine yang dikaitkan dengan ikatan β-1-4.

Ia boleh melayani anda: fosforus: sejarah, sifat, struktur, mendapatkan, menggunakan

Sifat kitosan

Dari cengkerang krustasea, seperti udang, chitin diekstrak, yang seterusnya berfungsi sebagai bahan mentah untuk pengeluaran perindustrian chitosano. Sumber: Ehrenberg Kommunikation, CC BY-SA 2.0, melalui Wikimedia Commons

Berat molekul

Berat molekulnya antara 3 × 10⁵ dan 1 × 10⁶ g/mol, bergantung kepada sumber chitina dari mana chipasano diperolehi. Iaitu, rantai polysaccharid mereka besar.

Komposisi kimia asas

-Karbon: 44.sebelas %

-Hidrogen: 6.84 %

-Nitrogen: 7.97 %

Seperti yang dapat dilihat, ia adalah polysaccharide yang sangat nitrogen.

Penampilan fizikal

Ia dibentangkan dalam bentuk serpihan atau debu pengisar putih berkrim atau berkrim. Ia juga muncul sebagai lembaran lutut putih atau putih.

Rasa dan bau

Chitosano adalah tandas dan hiasan.

Takat lebur

102.5 ºC

Ketumpatan

1 g/cm³

Kelarutan

Tidak larut dalam air dan alkali. Ia sangat larut dalam asid yang paling dicairkan (pH < 6.5), incluyendo el ácido fórmico, el ácido acético y el ácido clorhídrico.

Kestabilan

Ia stabil pada suhu bilik, dan di bawah perlindungan gas nitrogen, ia dapat menyokong suhu 250 ºC tanpa penguraian eksperimen. Ia tidak sesuai dengan ejen pengoksidaan yang kuat.

Caj elektrik

Kumpulan quitosano amino mempunyai pka 6.5. Ini memberikan beban positif sedikit dan kelarutan relatif dalam medium asid atau neutral.  Chitosano adalah bioadhesive yang boleh mengikat permukaan yang dimuatkan secara negatif, seperti halnya sel epitelium.

Chitosan adalah polycy yang boleh membentuk kompleks dengan molekul yang dimuatkan secara negatif, seperti lipid, protein dan asid nukleik, mengubah tingkah lakunya.

Kereaktifan kimia

Kehadiran kumpulan hidroksil (OH) dan Aminos (NH₂) Ia membolehkan kitosan membentuk ikatan kovalen melalui reaksi keabadian, steria dan pengurangan aminasi.

Biokompatibiliti dan biodegradability

Chitosan adalah sebatian non -toksik yang dimuatkan positif yang dapat berinteraksi dengan beban negatif membran plasma tisu yang berlainan, tanpa menghasilkan kerosakan kepada mereka. Oleh itu fakta biokompatibiliti kitosan.

Di samping itu, kitosan boleh terbiodegradasi oleh tindakan enzimatik. Sebagai contoh, kelancaran adalah enzim yang bertindak melanggar pautan β-1-4.

Kegunaan / aplikasi quitosano

Objek yang diperbuat daripada kitosano. Sumber: Jgfermart, CC BY-SA 3.0, melalui Wikimedia Commons

Rawatan air

Kitosan campur tangan dalam pemurnian air dalam beberapa aspek. Ia boleh menculik ion logam seperti tembaga, plumbum, merkuri, dll. Ia juga boleh menyumbang kepada penghapusan makanan, pewarna dan pepejal lain yang dimuat secara negatif.

Boleh melayani anda: natrium nitrit (nano2): struktur, sifat, kegunaan, risiko

Di samping itu, kitosan boleh menyertai zarah yang digantung, meningkatkan saiznya dan membolehkan mereka dihapuskan dalam sedimen. Ini menghasilkan hampir jumlah kekeruhan air.

Pertanian

Chitosan digunakan dalam salutan benih dan daun, dalam peningkatan tindak balas terhadap ubat -ubatan dan/atau baja tindakan yang berpanjangan, dalam peningkatan percambahan dan perakaran, dalam pertumbuhan daun dan dalam prestasi benih.

Di samping itu, kitosano mempunyai tindakan antikulat yang memberikan perlindungan tumbuhan. Terdapat bukti bahawa kitosan boleh bertindak pada membran dan kromatin sayur -sayuran, mendorong perubahan yang membolehkan pertumbuhan yang lebih baik.

Perlindungan makanan

Chitosan digunakan untuk membentuk filem yang boleh dimakan yang meliputi makanan, dengan itu mengelakkan pencemaran mereka. Juga, kitosan mempunyai aktiviti terhadap kulat dan bakteria.

Penambahan sebatian ke kitosan seperti minyak cengkih / β-siklodekstrin, meningkatkan kapasiti antibakteria, yang membolehkannya bertindak pada bakteria seperti: s. Aureus, s. Epidermis, e. coli dan lain -lain.

Pembentukan Nanofiber

Dalam kaedah electrohilated daya elektrik digunakan untuk meregangkan struktur polimer seperti kitosan, menghasilkan serat 50 hingga 500 nanometer diameter. Serat ini bersesuaian dan biodegradable dan digunakan sebagai bahan hemostatik dan penyembuhan luka.

Penggunaan Perubatan

Senarai penggunaan dan aplikasi kitosan dalam bidang perubatan adalah luas, dapat menamakan yang berikut: implan ortopedik, kejuruteraan kain, penyembuhan luka, pengantarabangsaan untuk tisu dadah, penciptaan kulit buatan, jahitan pembedahan dan pembebasan dadah terkawal dadah.

Sebagai tambahan kepada kegunaan perubatan yang dilantik, kitosan digunakan dalam pembalut, spons, liputan pembakaran, sebagai agen anti -radang, dalam perencatan pembentukan plat pergigian, dalam mempercepatkan penyembuhan luka dan sebagai ejen hemostatik.

Chitosan telah digunakan dalam konflik perang untuk mengurangkan pendarahan. Beban positifnya membolehkan anda menutup erythrocytes yang dikenakan secara negatif, membentuk kompleks yang mengaktifkan platelet yang memulakan proses pembekuan.

Pengantarabangsaan dadah

Chitosan juga digunakan untuk pengangkutan dan pengantarabangsaan ubat ke tisu. Dalam kes DNA yang mengkodekan antigen tertentu, kerana beban negatifnya, ia tidak dapat berinteraksi dengan membran plasma.

Kesukaran ini dihapuskan apabila kitosano secara positif dimuatkan dengan DNA dengan beban negatif, yang membolehkan kompleks tambah kitosan dapat diawali ke sel yang bertanggungjawab untuk imuniti.

Mekanisme ini, sebagai contoh, boleh digunakan untuk pengeluaran vaksin DNA yang mengkodekan untuk protein virus Covid 19.

Boleh melayani anda: perubahan fizikal

Penjelasan wain dan bir

Chitosan ditambah pada peringkat akhir penjelasan bir untuk meningkatkan pemberbukuannya dan penghapusan sel yis, yang membolehkan penjelasan bir.

Chitosan, bersama -sama dengan bentonit, gelatin dan bahan -bahan lain, meningkatkan kelajuan pemendapan buah -buahan dan debruts yang menyebabkan kekeruhan wain. Di samping itu, ia mengurangkan kehadiran polifenol berkarat.

Kelebihan dan kekurangan

Penggabungan ubat ke tisu telah dikaji melalui campur tangan kitosano. Ia juga telah dialami dengan penggabungan DNA yang mengkodekan antigen yang ditentukan kepada sel -sel yang bertanggungjawab untuk imuniti, menggunakan kitosan dalam proses pemindahan.

DNA dimasukkan terhad kepada sel kerana beban negatifnya.

Keterbatasan ini dapat diselesaikan oleh kesatuannya kepada kitosan: polycytion yang meneutralkan beban negatif DNA, dan oleh itu, memudahkan penggabungannya ke dalam sel. Ini untuk menghasilkan tindak balas imun terhadap DNA.

Strategi ini boleh digunakan untuk pembentukan vaksin DNA yang dikodkan terhadap antigen sekarang, seperti virus atau bahan biologi lain yang anda ingin kendalikan.

Kelebihan

Penggunaan kitosan dalam penggabungan bahan genetik (DNA) ke sel (transfection) mempunyai kelebihan bahawa kitosan adalah bahan bukan -toksik, biokompatibel dan biodegradable.

Akan berfungsi sebagai pengangkut DNA. Di peringkat seterusnya, kompleks tambah chitosano dapat membentuk bahagian-bahagian vakum, yang dibentuk oleh pengantarabangsaan ke bahagian membran plasma, dalam proses yang dikenali sebagai endositosis.

Kitosan adalah bahan bukan -toksik. Ia boleh dicerna dan mempunyai tindakan bakteria.

Kekurangan

Transfeksi yang dimediasi oleh kitosan. Ini menunjukkan bahawa ia adalah proses yang kompleks yang bergantung kepada banyak faktor.

Oleh itu, sukar untuk mencari keadaan yang optimum untuk kebolehulangan proses, yang merupakan kelemahan.

Satu lagi contoh yang dapat menggambarkan kelebihan dan kekurangan dalam penggunaan kitosan adalah seperti berikut: penggunaan kitosano untuk memasukkannya ke dalam haiwan.

Apabila perkadaran kitosan yang dimasukkan ke dalam makanan mencapai 20 % makanan, kes -kes kematian haiwan telah dilaporkan, mungkin disebabkan oleh perencatan penyerapan nutrien, yang boleh dikeluarkan di bangku ditambah dengan kitosano.

Rujukan

1. Graham Solomons t.W., Craig b. Fryhle. (2011). Kimia organik. (10^th Edisi.). Wiley Plus.
2. Carey f. (2008). Kimia organik. (Edisi keenam). MC Graw Hill.
3. Morrison dan Boyd. (1987). Kimia organik. (Edisi Kelima). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Wikipedia. (2021). Chitosan. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
5. Pusat Kebangsaan Maklumat Bioteknologi. (2021). Ringkasan Pubchem Comunund untuk CID 71853: Kitosan. Pulih dari: pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov
6. Elsevier b.V. (2021). Chitosan. Scientedirect. Diperoleh dari: Scientedirect.com