Chitosano

Molécule de quitosano

Qu'est-ce que Chitosano?

Le chitosane est un polysaccharide qui provient de la chitine, l'un des polymères naturels les plus abondants dans la nature. La chitine, quant à elle, est formée par des monomères D-acétylglucosamine, unis par des liens β1-4, découvert en 1811 par Bracconot.

La chitina se trouve dans la coquille des crustacés (crabes, homards, etc.), insectes, arachnides, sur le mur de certains champignons, dans des algues vertes et protozoaires. En 1859, le Rouguet a traité le chitine avec de l'hydroxyde de potassium, dont il a obtenu un polysaccharide que Hoppe Seller a appelé plus tard Chitosano.

L'hydroxyde de sodium ou de potassium produit une disacéche de quinine, transformant la D-acétylglucosamine en D-glycosamine: l'autre monomère qui composent le chitosane. Par conséquent, le chitosane contient une plus grande quantité de D-glucosamine que la D-acétylglucosamine.

L'une des principales différences entre la chitine et le chitosane, en termes structurels et les interactions intermoléculaires, est que les chaînes polysacchariques du chitosane sont maintenues avec une plus grande force que celles de la chitina; Cela dû précisément à la présence de groupes d'acétyles.

Le chitosane a également une légère charge positive en raison de l'amine présente dans la D-glucosamine, ce qui lui permet d'interagir avec des surfaces chargées négativement, comme les membranes des muqueuses. Cette propriété permet à Chitosan d'être utilisé pour transporter des substances via les membranes.

Le chitosane a également de nombreuses utilisations, comme servir de fongicide, de protecteur du vin, dans la limitation des saignements, de la purification de l'eau, etc.

Structure du chitosane

Changements générés par Deacetilación dans la structure de la chitine pendant sa transformation en chitosano. Source: Vicente Neto, CC par 4.0, via Wikimedia Commons

Le chitosane est un polysaccharide linéaire avec une structure similaire à celle de la cellulose. Cependant, l'un des groupes hydroxyles de glucose est remplacé par un groupe amino (-NH₂) ou un groupe d'acétilamin (-hnoch₃). Le chitosano est formé par des unités désaced (orange) et des unités acétylées (bleu), distribuées au hasard (voir image supérieure).

Ces unités sont rejoints par des liens β-1-4. Les unités desacet sont formées par des molécules de D-glucosamine, tandis que les unités acétallées sont pour les molécules de D-acétylglucosamine. Qitosan.

Cela indique que la d-glycosamine est plus proportionnelle que la d-acétylglucosamine. Ensuite, on peut considérer que le chitosano est un polysaccharide formé principalement par des unités désacedes, constituées par des molécules de D-glucosamine liées par des liaisons β-1-4.

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Propriétés du chitosane

Des coquilles des crustacés, comme les crevettes, la chitine est extraite, qui à son tour sert de matière première pour la production industrielle du chitosano. Source: ehrenberg kommunikation, cc by-sa 2.0, via Wikimedia Commons

Poids moléculaire

Son poids moléculaire se situe entre 3 × 10⁵ et 1 × 10⁶ g / mol, selon la source de chitina à partir de laquelle le chipasano est obtenu. C'est-à-dire que leurs chaînes polysaccharides sont grandes.

Composition chimique élémentaire

-Carbone: 44.onze %

-Hydrogène: 6.84%

-Azote: 7.97%

Comme on peut le voir, c'est un polysaccharide considérablement azote.

Aspect physique

Il est présenté sous forme de flocons ou de broyage de poussière de blanc crémeux ou crémeux. Il apparaît également comme une feuille translucide blanche ou blanchâtre.

Saveur et odeur

Le chitosano est des toilettes et insipides.

Point de fusion

102.5 ºC

Densité

1 g / cm³

Solubilité

Il est insoluble dans l'eau et l'alcali. Il est très soluble dans la plupart des acides dilués (pH < 6.5), incluyendo el ácido fórmico, el ácido acético y el ácido clorhídrico.

La stabilité

Il est stable à température ambiante, et sous la protection de l'azote gazeux, il peut supporter une température de 250 ºC sans expérimenter la décomposition. Il est incompatible avec de forts agents oxydants.

Charge électrique

Le groupe amino quitosano a une PKA de 6.5. Cela donne au chitosane une légère charge positive et une solubilité relative dans un milieu acide ou neutre.  Le chitosano est bioadhésif qui peut se lier aux surfaces chargées négativement, comme c'est le cas des cellules épithéliales.

Le chitosane est une polycie qui peut former des complexes avec des molécules à charge négative, telles que les lipides, les protéines et les acides nucléiques, modifiant son comportement.

Réactivité chimique

La présence de groupes hydroxyles (OH) et d'aminos (NH₂) Il permet au chitosane de former des liaisons covalentes par des réactions d'éternité, de stérification et de réduction de l'amination.

Biocompatibilité et biodégradabilité

Le chitosane est un composé non toxique chargé positivement qui peut interagir avec les charges négatives des membranes plasmiques des différents tissus, sans leur produire des dommages. D'où le fait de la biocompatibilité du chitosane.

De plus, le chitosane est biodégradable par action enzymatique. Par exemple, la douceur est une enzyme qui agit en brisant les liens β-1-4.

Utilisations / applications du Quitosano

Objets en chitosano. Source: Jgfermart, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Traitement de l'eau

Le chitosane intervient dans la purification de l'eau à plusieurs aspects. Il peut kidnapper des ions métalliques tels que le cuivre, le plomb, le mercure, etc. Il peut également contribuer à l'élimination des aliments, des colorants et d'autres solides chargés négativement.

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De plus, le chitosane peut rejoindre les particules en suspension, augmentant sa taille et leur permettant d'être éliminés dans les sédiments. Cela produit une élimination presque totale de la turbidité de l'eau.

Agriculture

Le chitosane est utilisé dans le revêtement des graines et des feuilles, dans l'amélioration de la réponse aux médicaments et / ou aux engrais à action prolongée, dans l'amélioration de la germination et de l'enracinement, dans la croissance des feuilles et dans la performance des graines.

De plus, le chitosano a une action antifongique qui offre une protection des plantes. Il est prouvé que le chitosane peut agir sur les membranes et la chromatine des légumes, induisant des changements qui permettent une meilleure croissance.

Protection des aliments

Le chitosane est utilisé pour former un film comestible qui couvre les aliments, évitant ainsi leur pollution. De plus, le chitosan a une activité contre les champignons et les bactéries.

L'ajout de composés au chitosane tel que l'huile de girofle / β-cyclodextrine, améliore sa capacité antibactérienne, qui lui permet d'agir sur des bactéries telles que: S. aureus, s. Épiderme, e. coli et autres.

Formation de nanofibres

Dans la méthode électrohilée, une force électrique est utilisée pour étirer les structures polymères telles que le chitosane, produisant des fibres de 50 à 500 nanomètres de diamètre. Ces fibres sont biocompatibles et biodégradables et sont utilisées comme matériaux hémostatiques et cicatrisation des plaies.

Usages médicaux

La liste des utilisations et applications du chitosane en médecine est étendue, être capable de nommer ce qui suit: Implants orthopédiques, ingénierie des tissus, cicatrisation des plaies, internalisation des tissus médicamenteux, création de peau artificielle, sutures chirurgicales et libération de médicaments contrôlés de médicaments.

En plus des utilisations médicales fixées, le chitosane est utilisé dans les bandages, les éponges, la couverture brûlante, comme agent anti-inflammatoire, dans l'inhibition de la formation de la plaque dentaire, dans l'accélération de la cicatrisation des plaies et comme agent hémostatique.

Le chitosane a été utilisé dans les conflits de guerre pour réduire les saignements. Sa charge positive vous permet de couvrir les érythrocytes chargés négativement, formant un complexe qui active les plaquettes qui déclenchent le processus de coagulation.

Internalisation des médicaments

Le chitosane est également utilisé pour le transport et l'internalisation des médicaments vers les tissus. Dans le cas de l'ADN qui code pour un certain antigène, en raison de sa charge négative, il ne peut pas interagir avec la membrane plasmique.

Cette difficulté est éliminée lorsque le chitosano est positivement chargé avec l'ADN avec une charge négative, permettant au complexe de chitosane ADN d'être internalisé aux cellules responsables de l'immunité.

Ce mécanisme, par exemple, pourrait être utilisé pour la production d'un vaccin ADN qui code pour une protéine virus covide 19.

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Clarification du vin et bière

Le chitosane est ajouté au stade final de l'élaboration de la bière pour améliorer sa floculation et l'élimination des cellules de levure, ce qui permet une clarification de la bière.

Le chitosane, ainsi que la bentonite, la gélatine et d'autres substances, augmentent la vitesse de sédimentation des fruits et des débruits qui provoquent la turbidité du vin. De plus, il réduit la présence de polyphénols rouillés.

Avantages et inconvénients

L'incorporation de médicaments aux tissus a été étudiée par l'intervention du chitosano. Il a également été expérimenté avec l'incorporation de l'ADN qui code pour un antigène déterminé aux cellules responsables de l'immunité, en utilisant le chitosane dans le processus de transfection.

L'ADN est incorporé limité aux cellules en raison de sa charge négative.

Cette limitation peut être résolue par son union au chitosane: une polycation qui neutralise la charge négative de l'ADN et facilite donc son incorporation dans les cellules. Ceci afin de produire une réponse immunitaire contre l'ADN.

Cette stratégie pourrait être utilisée pour la formation de vaccins d'ADN qui codent contre un antigène actuel, comme un virus ou un autre matériel biologique que vous souhaitez contrôler.

avantage

L'utilisation de chitosane dans l'incorporation de matériel génétique (ADN) aux cellules (transfection) a l'avantage que le chitosane est un matériau non toxique, biocompatible et biodégradable.

Fonctionnerait comme un transporteur d'ADN. Dans une étape suivante, le complexe Chitosano-ADN peut former des parties des vacuoles, qui sont formées par internalisation aux parties de la membrane plasmique, dans un processus appelé endocytose.

Le chitosane est un matériau non toxique en soi. Il est digestible et a une action bactéricide.

Désavantages

Transfection médiée par le chitosane. Cela indique que c'est un processus complexe qui dépend de nombreux facteurs.

Par conséquent, il est difficile de trouver les conditions optimales pour la reproductibilité du processus, qui constitue un désavantage.

Un autre exemple qui peut illustrer les avantages et les inconvénients dans l'utilisation du chitosane est la suivante: L'utilisation de Chitosano pour l'intégrer dans les animaux.

Lorsque la proportion du chitosane incorporé dans les aliments atteint 20% de l'alimentation, des cas de décès d'animaux ont été signalés, probablement en raison d'une inhibition de l'absorption des nutriments, qui pourrait être excrété dans les selles couplées au chitosano.

Les références

1. Graham Salomons t.W., Craig B. Fryhle. (2011). Chimie organique. (dix^e Édition.). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Chimie organique. (Sixième édition). Mc Graw Hill.
3. Morrison et Boyd. (1987). Chimie organique. (Cinquième édition). Addison-wesley iberoamericana.
4. Wikipédia. (2021). Chitosane. Récupéré de: dans.Wikipédia.org
5. Centre national d'information sur la biotechnologie. (2021). PubChem Comunund Résumé pour CID 71853: Chitosan. Récupéré de: pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gouvernement
6. Elsevier B.V. (2021). Chitosane. ScienceDirect. Récupéré de: ScienceDirect.com