Kitosan

Kvitosanmolekyl

Vad är Chitosano?

Chitosan är en polysackarid som härstammar från kitinet, en av de vanligaste naturliga polymererna i naturen. Kitinet bildas under tiden av D-acetylglukosaminmonomerer, förenade av ß1-4-länkar, upptäcktes 1811 av Bracconot.

Chitina finns i skalet på kräftdjur (krabbor, hummer, etc.), insekter, araknider, på väggen i några svampar, i gröna och protozoiska alger. 1859 behandlade Rouguet kitin med kaliumhydroxid, av vilken han fick en polysackarid som Hoppe-säljaren senare kallade Chitosano.

Natrium- eller kaliumhydroxid producerar kinin dispechery och förvandlar d-acetylglukosamin till d-glykosamin: den andra monomeren som utgör chitosan. Därför innehåller kitosan en större mängd D-glukosamin än D-acetylglukosamin.

En av de viktigaste skillnaderna mellan kitin och kitosan, i strukturella termer och intermolekylära interaktioner, är att de polysackariska kedjorna i kitosan hålls tillsammans med större kraft än chitina; Detta beror just på närvaron av acetylgrupper.

Chitosan har också en liten positiv belastning på grund av aminen som finns i D-glukosamin, vilket gör att den kan interagera med negativt laddade ytor, såsom slemhinnor i slemhinnorna. Den här egenskapen gör att kitosan kan användas för att transportera ämnen genom membran.

Chitosan har också många användningsområden, som att fungera som en fungicid, vinskydd, i begränsningen av blödning, i vattenrening etc.

Kitosanens struktur

Förändringar som genereras av deacetilación i kitins struktur under dess omvandling till kitosano. Källa: Vicente Neto, CC av 4.0, via Wikimedia Commons

Chitosan är en linjär polysackarid med en struktur som liknar den för cellulosa. En av glukoshydroxylgrupperna ersätts emellertid av en aminogrupp (-NH₂) eller en acetilamingrupp (-Hnoch₃). Chitosano bildas av desacetterade enheter (orange) och acetylerade enheter (blå), slumpmässigt distribueras (se överlägsen bild).

Dessa enheter förenas med ß-1-4 länkar. Desacetterade enheter bildas av D-glukosaminmolekyler, medan aketerade enheter är för D-acetylglukosaminmolekyler. Quitosan.

Detta indikerar att D-glykosamin är i större proportion än D-acetylglukosamin. Då kan det anses att kitosano är en polysackarid som huvudsakligen bildas av desacetterade enheter, bestående av D-glukosaminmolekyler kopplade med ß-1-4-bindningar.

Det kan tjäna dig: fosfor: historia, egenskaper, struktur, erhållning, användning

Kitosans egenskaper

Från kräftdjurens skal, såsom räkor, extraheras kitinet, vilket i sin tur fungerar som råmaterial för industriproduktionen av kitosano. Källa: Ehrenberg Kommunikation, CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons

Molekylvikt

Dess molekylvikt är mellan 3 × 10⁵ och 1 × 10⁶ g/mol, beroende på källan till chitina från vilken chipasano erhålls. Det vill säga deras polysackaridkedjor är stora.

Grundläggande kemisk sammansättning

-Kol: 44.elva %

-Väte: 6.84 %

-Kväve: 7.97 %

Som man kan se är det en betydligt kvävepolysackarid.

Fysiskt utseende

Det presenteras i form av flingor eller slipning av damm av krämig eller krämig vit. Det visas också som ett vitt eller vitaktigt genomskinligt ark.

Smak och lukt

Chitosano är toalett och smaklös.

Smältpunkt

102.5 ºC

Densitet

1 g/cm³

Löslighet

Det är olösligt i vatten och alkali. Det är mycket lösligt i de flesta utspädda syror (pH < 6.5), incluyendo el ácido fórmico, el ácido acético y el ácido clorhídrico.

Stabilitet

Det är stabilt vid rumstemperatur, och under kvävgasskydd kan det stödja en temperatur på 250 ºC utan att experimentera nedbrytning. Det är oförenligt med starka oxiderande medel.

Elektrisk laddning

Quitosano Amino -gruppen har en PKA på 6.5. Detta ger kitosan en liten positiv belastning och en relativ löslighet i ett syra eller neutralt medium.  Chitosano är bioadhesiv som kan binda till negativt laddade ytor, som är fallet med epitelceller.

Chitosan är en polycy som kan bilda komplex med negativt laddade molekyler, såsom lipider, proteiner och nukleinsyror, modifiera dess beteende.

Kemisk reaktivitet

Närvaron av hydroxylgrupper (OH) och Aminos (NH₂) Det tillåter kitosan att bilda kovalenta bindningar genom reaktioner av evighet, sterifiering och minska aminering.

Biokompatibilitet och biologiskt nedbrytbarhet

Chitosan är en positivt laddad icke -toxisk förening som kan interagera med de negativa belastningarna av plasmamembranen i de olika vävnaderna, utan att ge skador på dem. Därför faktumet för kitosans biokompatibilitet.

Dessutom är kitosan biologiskt nedbrytbar av enzymatisk verkan. Till exempel är smidighet ett enzym som agerar som bryter p-1-4-länkarna.

Användning / applikationer av Quitosano

Föremål gjorda av kitosano. Källa: JGFERMART, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Vattenbehandling

Chitosan ingriper i rening av vatten i flera aspekter. Det kan kidnappa metalljoner som koppar, bly, kvicksilver, etc. Det kan också bidra till eliminering av mat, färgämnen och andra fasta ämnen som är negativt laddade.

Kan tjäna dig: natriumnitrit (nano2): struktur, egenskaper, användningar, risker

Dessutom kan kitosan gå med suspenderade partiklar, öka dess storlek och låta dem eliminera i sediment. Detta ger nästan total avlägsnande av vatten turbiditet.

Lantbruk

Chitosan används vid beläggning av frön och blad, i förbättringen av svaret på droger och/eller långvariga verkningsgödselmedel, vid förbättring av spiring och rot, i tillväxten av bladen och i fröns prestanda.

Dessutom har Chitosano svampdödande verkan som ger växter skydd. Det finns bevis på att kitosan kan verka på membran och kromatin av grönsaker, vilket inducerar förändringar som möjliggör bättre tillväxt.

Matskydd

Chitosan används för att bilda en ätbar film som täcker mat och därmed undviker deras föroreningar. Chitosan har också aktivitet mot svampar och bakterier.

Tillsatsen av föreningar till kitosan såsom kryddnejlikaolja / ß-cyklodextrin, förbättrar dess antibakteriella kapacitet, vilket gör att den kan verka på bakterier såsom: S. aureus, s. Epidermis, e. coli och andra.

Nanofiberbildning

I den elektrohilerade metoden används en elektrisk kraft för att sträcka polymerstrukturer såsom kitosan, vilket producerar fibrer på 50 till 500 nanometer i diameter. Dessa fibrer är biokompatibla och biologiskt nedbrytbara och används som hemostatiska material och sårläkning.

Medicinsk användning

Listan över användningar och tillämpningar av kitosan inom medicin är omfattande, att kunna namnge följande: ortopediska implantat, tygteknik, sårläkning, internalisering av läkemedelsvävnader, konstgjord hudskapande, kirurgiska suturer och kontrollerad läkemedelsfrisättning av läkemedel.

Förutom den utsedda medicinska användningen används kitosan i bandage, svampar, brinnande täckning, som ett antiinflammatoriskt medel, i hämningen av bildandet av tandplattan, i accelerationen av sårläkning och som ett hemostatiskt medel.

Chitosan har använts i krigskonflikter för att minska blödningen. Dess positiva belastning gör att du kan täcka de negativt laddade erytrocyterna och bildar ett komplex som aktiverar blodplättarna som initierar koaguleringsprocessen.

Läkemedelsinternalisering

Chitosan används också för transport och internalisering av läkemedel till vävnaderna. När det gäller DNA som kodar för ett visst antigen, på grund av dess negativa belastning, kan det inte interagera med plasmamembranet.

Denna svårighet elimineras när kitosano positivt laddas med DNA med negativ belastning, vilket gör att kitosan-adn-komplexet kan internaliseras till de celler som är ansvariga för immunitet.

Denna mekanism, till exempel, kan användas för produktion av ett DNA -vaccin som kodar för ett covid 19 -virusprotein.

Kan tjäna dig: fysiska förändringar

Vinförklaring och öl

Chitosan läggs till i det sista steget i utarbetandet av öl för att förbättra dess flockning och eliminering av jästceller, vilket möjliggör ölförklaring.

Chitosan, tillsammans med bentoniten, gelatin och andra ämnen, ökar hastigheten på sedimentation av frukt och debruts som orsakar vinbiditeten i vinet. Dessutom minskar det närvaron av rostiga polyfenoler.

Fördelar och nackdelar

Införlivandet av läkemedel till vävnaderna har studerats genom interventionen av kitosano. Det har också upplevts med införlivandet av DNA som kodar för ett antigen som bestäms för de celler som är ansvariga för immunitet, med kitosan i transfektionsprocessen.

DNA är integrerat begränsat till celler på grund av dess negativa belastning.

Denna begränsning kan lösas av dess förening till kitosan: en polycytion som neutraliserar DNA: s negativa belastning och underlättar därför dess införlivande i cellerna. Detta för att ge ett immunsvar mot DNA.

Denna strategi kan användas för bildning av DNA -vacciner som kodar mot ett nuvarande antigen, till exempel ett virus eller annat biologiskt material som du vill kontrollera.

Fördelar

Användningen av kitosan vid införlivande av genetiskt material (DNA) till celler (transfektion) har fördelen att kitosan är ett icke -toxiskt, biokompatibelt och biologiskt nedbrytbart material.

Skulle fungera som en DNA -transportör. I ett nästa steg kan kitosano-adn-komplexet bilda delar av vakuolerna, som bildas genom internalisering till plasmamembrandelarna, i en process som kallas endocytos.

Chitosan är ett icke -toxiskt material i sig. Det är smältbart och har bakteriedödande åtgärder.

Nackdelar

Transfektion medierad av kitosan. Detta indikerar att det är en komplex process som beror på många faktorer.

Därför är det svårt att hitta de optimala förutsättningarna för reproducerbarheten av processen, vilket utgör en nackdel.

Ett annat exempel som kan illustrera fördelar och nackdelar i användningen av kitosan är följande: Användningen av kitosano för att integrera det i djur.

När andelen av kitosan som införlivas i maten når 20 % av fodret, har fall av dödsfall rapporterats, troligen på grund av en hämning av näringsabsorption, som kan utsöndras i avföringen kopplad till kitosano.

Referenser

1. Graham solomons t.W., Craig b. Fryhle. (2011). Organisk kemi. (10^th Utgåva.). Wiley Plus.
2. Carey f. (2008). Organisk kemi. (Sjätte upplagan). MC Graw Hill.
3. Morrison och Boyd. (1987). Organisk kemi. (Femte upplagan). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Wikipedia. (2021). Kitosan. Hämtad från: i.Wikipedia.org
5. Nationellt centrum för bioteknikinformation. (2021). PubChem Comunund -sammanfattning för CID 71853: Chitosan. Återhämtat sig från: pubchem.Ncbi.Nlm.Nih.Gov
6. Elsevier b.V. (2021). Kitosan. Vetenskaplig. Hämtad från: Scientedirect.com