Chitosano

Quitosano -molekyl

Hva er Chitosano?

Kitosanen er et polysakkarid som stammer fra kitinet, en av de mest tallrike naturlige polymerene i naturen. Kitinet dannes i mellomtiden av D-acetylglukosaminmonomerer, forent av β1-4-koblinger, som ble oppdaget i 1811 av Bracconot.

Chitina finnes i skallet til krepsdyrene (krabber, hummer, etc.), insekter, arachnids, på veggen av noen sopp, i grønne og protozoiske alger. I 1859 behandlet Rouguet kitin med kaliumhydroksyd, hvorav han oppnådde et polysakkarid som Hoppe-selger senere kalt Chitosano.

Natrium eller kaliumhydroksyd produserer kinin disacechery, og transformerer D-acetylglukosamin til D-glykosamin: den andre monomeren som utgjør kitosan. Derfor inneholder kitosan en større mengde D-glukosamin enn D-acetylglukosamin.

En av hovedforskjellene mellom kitin og kitosan, i strukturelle termer og intermolekylære interaksjoner, er at de polysakkariske kjedene i kitosanen holdes sammen med større kraft enn kitinaens; Dette på grunn av tilstedeværelsen av acetylgrupper.

Kitosanen har også en svak positiv belastning på grunn av aminet som er til stede i D-glukosamin, som gjør at den kan samhandle med negativt belastede overflater, for eksempel membranene i slimhinnene. Denne egenskapen gjør at kitosan kan brukes til å transportere stoffer gjennom membraner.

Kitosanen har også mange bruksområder, for eksempel å tjene som et soppdrepende middel, vinbeskytter, i begrensningen av blødning, i vannrensing, etc.

Struktur av kitosanen

Endringer generert av deacetilación i strukturen til kitinen under transformasjonen til kitosano. Kilde: Vicente Neto, CC av 4.0, via Wikimedia Commons

Kitosanen er et lineært polysakkarid med en struktur som ligner på cellulose. En av glukosehydroksylgruppene erstattes imidlertid av en aminogruppe (-NH₂) eller en acetilamingruppe (-hnoch₃). Chitosano er dannet av desacetterte enheter (oransje) og acetylerte enheter (blå), tilfeldig distribuert (se overlegen bilde).

Disse enhetene er sammen med β-1-4 lenker. Desacetterte enheter dannes av D-glukosaminmolekyler, mens acetyled enheter er for D-acetylglukosaminmolekyler. Qitosan.

Dette indikerer at D-glykosamin er i større andel enn D-acetylglukosamin. Deretter kan det vurderes at kitosano er et polysakkarid som hovedsakelig dannes av desacetterte enheter, sammensatt av D-glukosaminmolekyler koblet med β-1-4-bindinger.

Det kan tjene deg: fosfor: historie, egenskaper, struktur, innhenting, bruk

Egenskapene til kitosanen

Fra skallene til krepsdyrene, som reker, blir kitinet trukket ut, som igjen fungerer som råstoff for industriell produksjon av kitosanoen. Kilde: Ehrenberg Kommunikation, CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons

Molekylær vekt

Molekylvekten er mellom 3 × 10⁵ og 1 × 10⁶ G/mol, avhengig av kilden til Chitina som Chipasano er oppnådd. Det vil si at polysakkaridkjedene deres er store.

Elementær kjemisk sammensetning

-Karbon: 44.elleve %

-Hydrogen: 6.84 %

-Nitrogen: 7.97 %

Som det kan sees, er det et betydelig nitrogenpolysakkarid.

Fysisk utseende

Det presenteres i form av flak eller slipende støv av kremet eller kremhvit. Det fremstår også som et hvitt eller hvitaktig gjennomsiktig ark.

Smak og lukt

Chitosano er toalett og smakløs.

Smeltepunkt

102.5 ºC

Tetthet

1 g/cm³

Løselighet

Det er uoppløselig i vann og alkali. Det er veldig løselig i de fleste fortynnede syrer (pH < 6.5), incluyendo el ácido fórmico, el ácido acético y el ácido clorhídrico.

Stabilitet

Det er stabilt ved romtemperatur, og under nitrogengassbeskyttelse kan den støtte en temperatur på 250 ºC uten å eksperimentere nedbrytning. Det er uforenlig med sterke oksidasjonsmidler.

Elektrisk ladning

Quitosano -aminogruppen har en PKA på 6.5. Dette gir kitosanen en svak positiv belastning og en relativ løselighet i et syre eller nøytralt medium.  Chitosano er bioadhesiv som kan binde seg til negativt lastede overflater, som tilfellet er med epitelceller.

Kitosanen er en polycy som kan danne komplekser med negativt belastede molekyler, for eksempel lipider, proteiner og nukleinsyrer, og modifiserer atferden.

Kjemisk reaktivitet

Tilstedeværelsen av hydroksylgrupper (OH) og aminos (NH₂) Det lar kitosanen danne kovalente bindinger gjennom reaksjoner av evighet, sterifisering og redusere aminering.

Biokompatibilitet og biologisk nedbrytbarhet

Kitosanen er en positivt lastet ikke -toksisk forbindelse som kan samhandle med de negative belastningene i plasmamembranene i det forskjellige vevet, uten å gi skade på dem. Derav faktum om biokompatibiliteten til kitosanen.

I tillegg er kitosan biologisk nedbrytbar ved enzymatisk handling. For eksempel er glatthet et enzym som virker som bryter β-1-4-koblingene.

Bruker / applikasjoner av Quitosano

Gjenstander laget av kitosano. Kilde: JGFERMART, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Vannbehandling

Kitosanen griper inn i rensing av vann i flere aspekter. Den kan kidnappe metallioner som kobber, bly, kvikksølv osv. Det kan også bidra til eliminering av mat, fargestoffer og andre faste stoffer som er negativt lastet.

Kan tjene deg: natriumnitritt (nano2): struktur, egenskaper, bruksområder, risiko

I tillegg kan kitosanen slå seg sammen med suspenderte partikler, øke størrelsen og la dem bli eliminert i sedimenter. Dette produserer nesten total fjerning av vanngruvhet.

Jordbruk

Kitosanen brukes i belegget av frø og blader, i forbedring av responsen på medisiner og/eller langvarig handlingsgjødsel, i forbedring av spiring og forankring, i veksten av bladene og i utførelsen av frøene.

I tillegg har Chitosano soppdrepende handling som gir planter beskyttelse. Det er bevis på at kitosan kan virke på membranene og kromatinet til grønnsaker, noe som induserer endringer som tillater bedre vekst.

Matbeskyttelse

Kitosanen brukes til å danne en spiselig film som dekker mat, og dermed unngår forurensningen deres. Også kitosan har aktivitet mot sopp og bakterier.

Tilsetning av forbindelser til kitosanen som nellikolje / ß-cyklodextrin, forbedrer dens antibakterielle kapasitet, som gjør at den kan virke på bakterier som: S. aureus, s. Epidermis, e. coli og andre.

Nanofiber -formasjon

I den elektrohilerte metoden brukes en elektrisk kraft for å strekke polymerstrukturer som kitosan, og produserer fibre på 50 til 500 nanometer i diameter. Disse fibrene er biokompatible og biologisk nedbrytbare og brukes som hemostatiske materialer og sårheling.

Medisinsk bruk

Listen over bruksområder og anvendelser av kitosanen i medisin er omfattende, og kunne navngi følgende: ortopediske implantater, stoffteknikk, sårheling, internalisering til medikamentvev, kunstig hudskaping, kirurgiske suturer og kontrollert medikamentfrigjøring av medisiner.

I tillegg til den utnevnte medisinske bruken, brukes kitosanen i bandasjer, svamper, brennende dekning, som et anti -inflammatorisk middel, i hemming av dannelsen av tannplaten, i akselerasjonen av sårheling og som et hemostatisk middel.

Kitosanen har blitt brukt i krigskonflikter for å redusere blødningen. Den positive belastningen lar deg dekke de negativt ladede erytrocytter, og danner et kompleks som aktiverer blodplatene som initierer koagulasjonsprosessen.

Narkotikainternalisering

Kitosanen brukes også til transport og internalisering av medisiner til vevet. Når det.

Denne vanskeligheten elimineres når kitosanoen er positivt lastet med DNA med negativ belastning, slik at kitosan-adn-komplekset kan internaliseres til cellene som er ansvarlige for immunitet.

Denne mekanismen kan for eksempel brukes til produksjon av en DNA -vaksine som koder for et Covid 19 virusprotein.

Kan tjene deg: Fysiske endringer

Vinavklaring og øl

Kitosanen tilsettes i sluttfasen av utdypingen av øl for å forbedre flokkuleringen og eliminering av gjærceller, som tillater ølavklaring.

Kitosanen, sammen med bentonitten, gelatinen og andre stoffer, øker hastigheten på sedimentering av frukt og debruene som forårsaker turbiditeten i vinen. I tillegg reduserer det tilstedeværelsen av rustne polyfenoler.

Fordeler og ulemper

Inkorporering av medisiner i vevene har blitt studert gjennom inngripen av kitosano. Det har også blitt opplevd med inkorporering av DNA som koder for et antigen som er bestemt til cellene som er ansvarlige for immunitet, ved bruk av kitosan i transfeksjonsprosessen.

DNA er innarbeidet begrenset til celler på grunn av dens negative belastning.

Denne begrensningen kan løses av sin forening til kitosanen: en polycytion som nøytraliserer den negative belastningen på DNA, og letter derfor dens inkorporering i cellene. Dette for å produsere en immunrespons mot DNA.

Denne strategien kan brukes til dannelse av DNA -vaksiner som koder for et nåværende antigen, for eksempel et virus eller annet biologisk materiale som du vil kontrollere.

Fordeler

Bruken av kitosan i inkorporering av genetisk materiale (DNA) til celler (transfeksjon) har fordelen at kitosan er et ikke -toksisk, biokompatibelt og biologisk nedbrytbart materiale.

Ville fungere som en DNA -transportør. I et neste trinn kan kitosano-adn-komplekset danne deler av vakuolene, som dannes ved internalisering til plasmamembranpartiene, i en prosess kjent som endocytose.

Chitosan er et ikke -toksisk materiale i seg selv. Den er fordøyelig og har bakteriedrepende virkning.

Ulemper

Transfeksjon formidlet av kitosan. Dette indikerer at det er en kompleks prosess som avhenger av mange faktorer.

Derfor er det vanskelig å finne de optimale forholdene for reproduserbarheten av prosessen, noe som utgjør en ulempe.

Et annet eksempel som kan illustrere fordelene og ulempene ved bruk av kitosan er som følger: bruken av kitosano for å integrere det i dyr.

Når andelen av kitosanen som er innlemmet i mat når 20 % av fôret, er det rapportert om tilfeller av dyr.

Referanser

1. Graham Solomons t.W., Craig f. Yngel. (2011). Organisk kjemi. (10^th Utgave.). Wiley Plus.
2. Carey f. (2008). Organisk kjemi. (Sjette utgave). Mc Graw Hill.
3. Morrison og Boyd. (1987). Organisk kjemi. (Femte utgave). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Wikipedia. (2021). Chitosan. Hentet fra: i.Wikipedia.org
5. Nasjonalt senter for bioteknologiinformasjon. (2021). Pubchem Comunund sammendrag for CID 71853: Chitosan. Gjenopprettet fra: Pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov
6. Elsevier f.V. (2021). Chitosan. Scientedirect. Hentet fra: Scientedirect.com