Chitosan er et aminosukker , et derivat af et lineært polysaccharid , makromolekylerne består af tilfældigt koblede β-(1-4) D-glucosaminenheder og N-acetyl-D-glucosamin . Chitosan fås fra bi- kitin , det findes naturligt i cellevæggene i svampeceller i Zygomycota -afdelingen (i kombination med kitin) og skaldyrsskaller. Chitosan er et basisk kationisk polysaccharid. Til dato er der opnået et oprensningsniveau på op til 85 %.
I henhold til dens kemiske struktur tilhører chitosan polysaccharider , monomeren af chitin er N-acetyl-1,4-bD-glucopyranosamin.
Chitosan - molekylet indeholder et stort antal frie aminogrupper , som gør det muligt for det at binde hydrogenioner og erhverve en overskydende positiv ladning. Det er her chitosans egenskab kommer fra, som en god anionbytter .
Dette forklarer også chitosans evne til at binde og fastholde forskellige metalioner (herunder radioaktive isotoper såvel som giftige elementer ).
Chitosan er i stand til at danne et stort antal hydrogenbindinger . Derfor kan det binde en stor mængde organiske vandopløselige stoffer (bakteriegifte og giftstoffer dannet under fordøjelsen).
Chitosan er dårligt opløseligt i vand. Dette skyldes, at protonering af NH2-grupper sker i vand, hvilket gør opløsning vanskelig (samtidig er lavmolekylær chitosan, f.eks. med MM = 20,38 kDa, vandopløselig). Samtidig opløses det ret godt i opløsninger af salt- og eddikesyrer . Det opløses ikke i opløsninger af organiske di- og tricarboxylsyrer, såsom citron- , oxal- og ravsyrer , da disse syrer danner intermolekylære ioniske tværbindinger mellem aminogrupperne i tilstødende chitosankæder. Det kan holde et opløsningsmiddel i sin struktur, såvel som stoffer opløst i det. I den opløste form har chitosan en større sorptionseffekt end i den uopløste form.
På grund af den molekylære sigte-effekt og hydrofobe interaktioner kan chitosan binde mættede kulbrinter , fedtstoffer og fedtopløselige forbindelser.
Chitin og chitosan kan nedbrydes til N-acetyl-D-glucosamin og D-glucosamin ved indvirkning af mikrobielle enzymer såsom chitinaser og chitobiaser. Det er takket være dette, at chitosan er fuldstændig biologisk nedbrydeligt, men det forurener ikke miljøet. [en]
Chitosan opnås fra kitin fra skaller af rødbenede krabber eller fra lavere svampe ved at fjerne acyl (carboxylforbindelse), der stivner kitin .
Chitosan blev først opnået i 1859 af fysiologen Charles Rouget .
Den eneste kilde til chitosan er kitin . Det forekommer naturligt i cellevæggene i zygomycetes (især mucor )
Skaller fra krebsdyr er kendt for at være dyre. På trods af at der er 15 måder at få kitin fra dem, blev spørgsmålet derfor rejst om at få kitin og chitosan fra andre kilder, blandt hvilke små krebsdyr og insekter blev overvejet.
Domesticerede og opdrættede insekter kan i kraft af deres hurtige reproduktion give en stor biomasse indeholdende kitin.
Chitosan bruges som tilsætningsstof i dyrefoder, det bruges til fremstilling af fødevarer og kosmetik, bruges i biomedicinske produkter og i landbruget.
Chitosan er i et vist omfang i stand til at binde sig til fedtmolekyler i fordøjelseskanalen. Fedtet forbundet med chitosan absorberes ikke og udskilles fra kroppen. Chitosan bruges som et middel til at fremme vægttab, samt til at forbedre kolesterolmetabolisme og tarmmotilitet. Undersøgelser har vist, at brugen af chitosan ved fedme ikke er effektiv [3] .
Chitosan er karakteriseret ved mucoadhæsive egenskaber, det vil sige evnen til at klæbe til slimhinder [4] . Disse egenskaber af chitosan bruges aktivt til at skabe doseringsformer, der kommer ind i kroppen gennem slimhinderne. Chitosan og dets derivater bruges med succes til at levere lægemidler gennem næsen [5] , slimhinderne i øjnene [6] og mundhulen [7] .
På grund af sin kationiske natur er chitosan i stand til at danne uopløselige polyelektrolytkomplekser med anioniske polymerer. Denne evne bruges i indkapslingsteknologier. Den vellykkede brug af chitosan som belægning til alginatkapsler indeholdende levende bakterier - probiotika er vist. [8] Sådanne belægninger tillader levering af bakterier til tarmene og beskytter dem mod de skadelige virkninger af det sure miljø i maven.
Chitosan er af interesse for forskere på grund af dets brede variation af antibakteriel aktivitet, såvel som det faktum, at det er ikke-toksisk, det mest biokompatible og bionedbrydelige polymerstof. Chitosan er en god kandidat til brug som emballagemateriale. Bruges til at skabe medicinske forbindinger med en sårhelende effekt. Antibakterielle biopolymerfilm baseret på chitosan og forskellige naturlige produkter (ingefær, curcumin og kanel), som har vist sig in vitro undersøgelser at hæmme bakterievækst [9] .