Chitosanul este un amino zahăr , un derivat al unei polizaharide liniare , macromoleculele constau din unități de β-(1-4) D-glucozamină legate aleator și N-acetil-D-glucozamină . Chitosanul este obținut din chitina de albine , se găsește în mod natural în pereții celulelor celulelor fungice din departamentul Zygomycota (în combinație cu chitina) și în cochilii de crustacee. Chitosanul este o polizaharidă cationică de bază. Până în prezent, a fost atins un nivel de purificare de până la 85%.
Conform structurii sale chimice, chitosanul aparține polizaharidelor , monomerul chitinei este N-acetil-1,4-bD-glucopiranozamina.
Molecula de chitosan conține un număr mare de grupe amino libere , ceea ce îi permite să lege ionii de hidrogen și să dobândească o sarcină pozitivă în exces. De aici provine proprietatea chitosanului, ca un bun schimbător de anioni .
Acest lucru explică, de asemenea, capacitatea chitosanului de a lega și de a reține ferm diferiți ioni metalici (inclusiv izotopi radioactivi , precum și elemente toxice ).
Chitosanul este capabil să formeze un număr mare de legături de hidrogen . Prin urmare, poate lega o cantitate mare de substanțe organice solubile în apă (toxine bacteriene și toxine formate în timpul digestiei).
Chitosanul este slab solubil în apă. Acest lucru se datorează faptului că protonarea grupărilor NH2 are loc în apă, ceea ce face dizolvarea dificilă (în același timp, chitosanul cu greutate moleculară mică, de exemplu, cu MM = 20,38 kDa, este solubil în apă). În același timp, se dizolvă destul de bine în soluții de acizi clorhidric și acetic . Nu se dizolvă în soluții de acizi organici di- și tricarboxilici, cum ar fi acizii citric , oxalic și succinic , deoarece acești acizi formează legături ionice intermoleculare între grupările amino ale lanțurilor de chitosan adiacente. Poate reține un solvent în structura sa, precum și substanțe dizolvate în el. În forma dizolvată, chitosanul are un efect de sorbție mai mare decât în forma nedizolvată.
Datorită efectului de sită moleculară și interacțiunilor hidrofobe , chitosanul poate lega hidrocarburile saturate , grăsimile și compușii solubili în grăsimi.
Chitina și chitosanul pot fi descompuse în N-acetil-D-glucozamină și D-glucozamină prin acțiunea enzimelor microbiene precum chitinazele și chitobiazele. Datorită acestui fapt, chitosanul este complet degradabil biologic, dar nu poluează mediul. [unu]
Chitosanul este obținut din chitină din cojile crabilor cu picioare roșii sau din ciupercile inferioare prin îndepărtarea acilului (compusul carboxilic) care rigidizează chitina .
Chitosanul a fost obținut pentru prima dată în 1859 de către fiziologul Charles Rouget .
Singura sursă de chitosan este chitina . Se găsește în mod natural în pereții celulari ai zigomicetelor (în special, mucorul )
Se știe că cojile de crustacee sunt scumpe. Prin urmare, în ciuda faptului că există 15 moduri de a obține chitină din ele, s-a pus întrebarea despre obținerea chitinei și chitosanului din alte surse, printre care au fost luate în considerare micile crustacee și insectele.
Insectele domesticite și de crescătorie, în virtutea reproducerii lor rapide, pot furniza o biomasă mare care conține chitină.
Chitosanul este folosit ca aditiv în hrana animalelor, este folosit în fabricarea produselor alimentare și cosmetice, utilizat în produse biomedicale și în agricultură.
Chitosanul este capabil într-o oarecare măsură să se lege de moleculele de grăsime din tractul digestiv. Grăsimea asociată cu chitosanul nu este absorbită și este excretată din organism. Chitosanul este folosit ca mijloc pentru a promova pierderea în greutate, precum și pentru a îmbunătăți metabolismul colesterolului și motilitatea intestinală. Studiile au arătat că utilizarea chitosanului în obezitate nu este eficientă [3] .
Chitosanul se caracterizează prin proprietăți mucoadezive , adică prin capacitatea de a se lipi de mucoasele [4] . Aceste proprietăți ale chitosanului sunt utilizate în mod activ pentru a crea forme de dozare care pătrund în organism prin membranele mucoase. Chitosanul și derivații săi sunt utilizați cu succes pentru a administra medicamentele prin nas [5] , mucoasele ochilor [6] și cavitatea bucală [7] .
Datorită naturii sale cationice, chitosanul este capabil să formeze complexe polielectrolitice insolubile cu polimerii anionici. Această abilitate este utilizată în tehnologiile de încapsulare. Este prezentată utilizarea cu succes a chitosanului ca acoperire pentru capsulele de alginat care conțin bacterii vii - probiotice. [8] Astfel de acoperiri permit livrarea bacteriilor în intestine și le protejează de efectele nocive ale mediului acid al stomacului.
Chitosanul prezintă interes pentru cercetători datorită varietății sale mari de activitate antibacteriană, precum și faptului că este netoxic, cea mai biocompatibilă și biodegradabilă substanță polimerică. Chitosanul este un bun candidat pentru utilizare ca material de ambalare. Folosit pentru a crea pansamente medicale cu efect de vindecare a rănilor. Filme biopolimer antibacteriene pe bază de chitosan și diverse produse naturale (ghimbir, curcumină și scorțișoară), despre care s-a demonstrat, în studii in vitro, că inhibă creșterea bacteriilor [9] .