Chitosano

Quitosano molekula

Kaj je hitosano?

Hitozan je polisaharid, ki izvira iz hitina, enega najpogostejših naravnih polimerov v naravi. Hitin medtem tvori D-acetilglukozaminski monomeri, združeni z β1-4 povezave, ki jih je leta 1811 odkril Bracconot.

Chitina najdemo v lupini rakov (rakov, jastogov itd.), žuželke, arachnidi, na steni nekaterih gliv, v algah zelene in protozoanske alge. Leta 1859 je Rouguet hitin obdelal s kalijevim hidroksidom, od tega je dobil polisaharid, ki ga je Hoppe-Seller pozneje imenoval kot hitosano.

Natrijev ali kalijev hidroksid proizvaja kinin diracerijo, ki pretvori D-acetilglukozamin v D-glikozamin: drugi monomer, ki sestavljajo hitozan. Zato hitozan vsebuje večjo količino D-glukozamina kot D-acetilglukozamin.

Ena glavnih razlik med hitinom in hitozanom, v strukturnem smislu in medmolekularnim interakcijam, je, da se polisaharične verige hitozana ohranjajo skupaj z večjo silo kot tistih iz čitine; To je posledica prisotnosti acetilnih skupin.

Hitozan ima tudi rahlo pozitivno obremenitev zaradi amina, ki je prisoten v D-glukozaminu, kar mu omogoča interakcijo z negativno obremenjenimi površinami, kot so membrane sluznice. Ta lastnost omogoča, da se hitozan uporablja za prevoz snovi skozi membrane.

Hitozan ima tudi številne namene, kot so služenje kot fungicid, vinski zaščitnik, pri omejitvi krvavitve, pri čiščenju vode itd.

Struktura hitozana

Spremembe, ki jih je ustvaril Deacetilación v strukturi hitina med njegovo preobrazbo v hitosano. Vir: Vicente Neto, CC do 4.0, prek Wikimedia Commons

Hitozan je linearni polisaharid s strukturo, podobno strukturi celuloze. Vendar eno od glukoznih hidroksilnih skupin nadomesti amino skupina (-NH₂) ali acetilaminska skupina (-Hnoch₃). Chitosano tvorijo deskate enote (oranžne) in acetilirane enote (modra), naključno razporejene (glej Superior Image).

Tem enotam se pridružujejo β-1-4 povezave. Disacetirane enote tvorijo molekule D-glukozamina, acetizirane enote pa za molekule D-acetilglukozamina. Qitosan.

To kaže, da je D-glikozamin v večjem deležu kot D-acetilglukozamin. Potem je mogoče šteti, da je hitosano polisaharid, ki ga tvorijo predvsem enote, ki jih sestavljajo molekule D-glukozamina, ki jih povezujejo vezi β-1-4.

Lahko vam služi: fosfor: zgodovina, lastnosti, struktura, pridobivanje, uporaba

Lastnosti hitozana

Iz školjk rakov, kot so kozice, se izvleče hitin, ki posledično služi kot surovina za industrijsko proizvodnjo hitosana. Vir: Ehrenberg Kommunikation, CC BY-SA 2.0, prek Wikimedia Commons

Molekularna teža

Njegova molekulska teža je med 3 × 10⁵ in 1 × 10⁶ G/mol, odvisno od vira Chitina. To pomeni, da so njihove polisaharidne verige velike.

Osnovna kemična sestava

-Ogljik: 44.enajst %

-Vodik: 6.84 %

-Dušik: 7.97 %

Kot je razvidno, gre za bistveno dušikov polisaharid.

Fizični videz

Predstavljen je v obliki kosmičev ali brušenja prahu kremnega ali kremno belega. Pojavi se tudi kot beli ali belkasti prosojni list.

Okus in vonj

Chitosano je stranišče in brez okusa.

Tališče

102.5 ° C

Gostota

1 g/cm³

Topnost

Je netopna v vodi in alkalij. V večini razredčenih kislin je zelo topen (pH < 6.5), incluyendo el ácido fórmico, el ácido acético y el ácido clorhídrico.

Stabilnost

Je stabilen pri sobni temperaturi in pod zaščito iz dušikovega plina lahko podpira temperaturo 250 ° C, ne da bi eksperimentiral razgradnjo. Je nezdružljiv z močnimi oksidacijskimi sredstvi.

Električni naboj

Skupina Quitosano Amino ima PKA 6.5. To daje hitozanu rahlo pozitivno obremenitev in relativno topnost v kislem ali nevtralnem mediju.  Chitosano je bioadheziven, ki se lahko veže na negativno obremenjene površine, kot je primer epitelijskih celic.

Hitozan je polika, ki lahko tvori komplekse z negativno obremenjenimi molekulami, kot so lipidi, beljakovine in nukleinske kisline, in spreminja njegovo vedenje.

Kemična reaktivnost

Prisotnost hidroksilnih skupin (OH) in aminosa (NH₂) Hitozanu omogoča, da tvori kovalentne vezi z reakcijami večnosti, sterifikacije in zmanjšanja aminacije.

Biokompatibilnost in biološka razgradljivost

Hitozan je pozitivno obremenjena netoksična spojina, ki lahko vpliva na negativne obremenitve plazemskih membran različnih tkiv, ne da bi jim povzročili poškodbe. Od tod tudi dejstvo biokompatibilnosti hitozana.

Poleg tega je hitozan biološko razgradljiv z encimskim delovanjem. Na primer, gladkost je encim, ki deluje, ki lomi povezave β-1-4.

Uporaba / aplikacije Quitosano

Predmeti iz kitosana. Vir: Jgfermart, CC BY-SA 3.0, prek Wikimedia Commons

Čiščenje vode

Hitozan poseže pri čiščenju vode v več vidikih. Lahko ugrabi kovinske ione, kot so baker, svinec, živo srebro itd. Prav tako lahko prispeva k izločanju hrane, barvil in drugih trdnih snovi, ki so negativno naložene.

Vam lahko služi: natrijev nitrit (nano2): struktura, lastnosti, uporabe, tveganja

Poleg tega se lahko hitozan pridruži suspendiranim delcem, kar poveča njegovo velikost in jim omogoči izločitev v usedlinah. To povzroči skoraj popolno odstranitev motnosti vode.

Kmetijstvo

Hitozan se uporablja pri prevleki semen in listov, pri izboljšanju odziva na zdravila in/ali dolgotrajne akcijske gnojila, pri izboljšanju kalitve in ukoreninjenja, pri rasti listov in pri delovanju semen.

Poleg tega ima Chitosano protiglivično delovanje, ki rastlinam zagotavlja zaščito. Obstajajo dokazi, da lahko hitozan deluje na membrane in kromatin zelenjave, kar povzroča spremembe, ki omogočajo boljšo rast.

Zaščita hrane

Hitozan se uporablja za oblikovanje užitnega filma, ki pokriva hrano, s čimer se izogne ​​njihovemu onesnaževanju. Tudi hitozan ima delovanje proti glivam in bakterijam.

Dodajanje spojin v kitozanu, kot je nafto klinčke / β-ciklodekstrin. Aureus, s. Povrhnjica, npr. coli in drugi.

Oblikovanje nanofiber

Pri elektrohilirani metodi se za raztezanje polimernih struktur, kot je hitozan, uporablja električna sila, ki proizvaja vlakna od 50 do 500 nanometrov v premeru. Ta vlakna so biokompatibilna in biološko razgradljiva in se uporabljajo kot hemostatični materiali in celjenje ran.

Medicinske uporabe

Seznam uporabe in uporabe hitozana v medicini je obsežen, saj lahko poimenujemo naslednje: Ortopedski vsadki, inženiring tkanine, celjenje ran, internalizacija na tkiva zdravil, umetno ustvarjanje kože, kirurško šivo in nadzorovano sproščanje zdravil zdravil.

Poleg imenovanih medicinskih uporabe se hitozan uporablja v povojih, gobicah, gorenju pokritosti, kot protivnetno sredstvo, pri zaviranju tvorbe zobne plošče, pri pospeševanju celjenja ran in kot hemostatskega sredstva.

Hitozan je bil uporabljen v vojnih konfliktih za zmanjšanje krvavitve. Njegova pozitivna obremenitev vam omogoča, da pokrijete negativno napolnjene eritrocite, ki tvorijo kompleks, ki aktivira trombocite, ki sprožijo postopek koagulacije.

Internalizacija drog

Hitozan se uporablja tudi za transport in internalizacijo zdravil v tkiva. V primeru DNK, ki kodira za določen antigen, zaradi negativne obremenitve ne more komunicirati s plazemsko membrano.

Ta težava se odpravi, ko se hitosano pozitivno naloži z DNK z negativno obremenitvijo, kar omogoča, da se kompleks hitozan-ADN ponotranji v celice, odgovorne za imunost.

Ta mehanizem bi lahko na primer uporabili za proizvodnjo cepiva DNK, ki kodira za kovid 19 virusnih beljakovin.

Vam lahko služi: fizične spremembe

Pojasnitev vina in pivo

Hitozan je dodan v zadnji fazi izdelave piva za izboljšanje njene flokulacije in izločanja celic kvasovk, kar omogoča razjasnitev piva.

Hitozan skupaj z bentonitom, želatinom in drugimi snovmi poveča hitrost sedimentacije sadja in debutov, ki povzročajo motnost vina. Poleg tega zmanjšuje prisotnost zarjavelih polifenolov.

Prednosti in slabosti

Vključitev zdravil v tkiva je bila preučena z intervencijo hitosana. Doživeli so ga tudi z vključitvijo DNK, ki kodira antigen, določeno za celice, ki so odgovorni za imunost, z uporabo hitozana v procesu transfekcije.

DNK je zaradi negativne obremenitve omejena na celice.

To omejitev je mogoče rešiti s hitozanom: policit, ki nevtralizira negativno obremenitev DNK in zato olajša njegovo vključitev v celice. To, da bi ustvarili imunski odziv proti DNK.

To strategijo bi lahko uporabili za oblikovanje DNK cepiv, ki kodirajo proti sedanji antigenu, na primer virus ali drug biološki material, ki ga želite nadzorovati.

Prednosti

Uporaba hitozana v vključitev genetskega materiala (DNK) v celice (transfekcija) ima prednost, da je hitozan netoksičen, biokompatibilen in biorazgradljiv material.

Bi deloval kot transporter DNK. V naslednji fazi lahko kompleks Chitosano-ADN tvori dele vakuolov, ki nastanejo z internalizacijo na delih plazemske membrane v procesu, znanem kot endocitoza.

Hitozan je sam po sebi netoksični material. Je prebavljivo in ima baktericidno delovanje.

Slabosti

Transfekcija, posredovana s hitozanom. To kaže, da gre za zapleten postopek, ki je odvisen od številnih dejavnikov.

Zato je težko najti optimalne pogoje za obnovljivost postopka, ki predstavlja pomanjkljivost.

Drug primer, ki lahko ponazori prednosti in slabosti pri uporabi hitozana, je naslednja: uporaba hitosana za vključitev v živali.

Ko delež hitozana, vgrajenega v hrano, doseže 20 % krme, so poročali o primerih smrti živali, verjetno zaradi inhibicije absorpcije hranil, ki se je mogoče izločiti v blatu, povezan s hitosanom.

Reference

1. Graham Solomons t.W., Craig b. Fryhle. (2011). Organska kemija. (10^th Izdaja.). Wiley Plus.
2. Carey f. (2008). Organska kemija. (Šesta izdaja). MC Graw Hill.
3. Morrison in Boyd. (1987). Organska kemija. (Peta izdaja). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Wikipedija. (2021). Hitozan. Pridobljeno iz: v.Wikipedija.org
5. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2021). Pubchem Comunund Povzetek za CID 71853: Chitosan. Okrevano od: pubchem.NCBI.NLM.ameriški nacionalni inštitut za zdravje.Gov
6. Elsevier b.V. (2021). Hitozan. Znanstveno. Pridobljeno iz: SCINCEDIRECT.com