الكيتوزان: الفوائد، الاستخدامات، والمزيد

•ما هو الكيتوزان?

الكيتوزانيُعدّ الكيتين (CS) ثاني أكبر عديد سكاريد طبيعي في الطبيعة، ويُستخرج أساسًا من أصداف القشريات مثل الروبيان وسرطان البحر. تُشكّل مادته الخام الأساسية، الكيتين، ما يصل إلى 27% من نفايات معالجة الروبيان وسرطان البحر، ويتجاوز الإنتاج السنوي العالمي 13 مليون طن. يتطلب الاستخلاص التقليدي ثلاث عمليات: إزالة الكلس بالاستخلاص الحمضي (إذابة كربونات الكالسيوم)، والغليان القلوي لإزالة البروتين، وإزالة الأسيتيل القلوي المركز بنسبة 40-50%، وفي النهاية نحصل على مادة صلبة بيضاء بنسبة إزالة أسيتيل تزيد عن 70%.

من الإنجازات التي تحققت في السنوات الأخيرة تطوير الكيتوزان الفطري: يتميز الكيتوزان المستخرج من فطريات مثل غانوديرما لوسيدوم بطريقة إنزيمية بدرجة نزع أسيتيل تزيد عن 85%، ووزن جزيئي لا يتجاوز ثلث وزن الروبيان وسرطان البحر (حوالي 8-66 كيلو دالتون)، كما أنه خالٍ من البروتينات المسببة للحساسية، وقد تحسن توافقه مع الخلايا بشكل ملحوظ.7 وقد أثبت فريق الأكاديمية الصينية للعلوم الزراعية أن طريقة الاستخلاص الهجينة من الفطر والكيتوزان قادرة على التحكم في انحراف الوزن الجزيئي بنسبة ±5%، مما يحل مشكلة التقلبات الموسمية في المواد الخام البحرية.

•ما هي فوائدالكيتوزان ?

إن القدرة التنافسية الأساسية للكيتوزان تأتي من المجموعات الأمينية والهيدروكسيلية الحرة الموجودة على سلسلته الجزيئية، والتي تشكل "صندوق أدوات جزيئي" فريدًا من نوعه:

الاستجابة الذكية:يسمح بروتون الأمين للكيتوزان بالذوبان في بيئة حمضية، مما يحقق إطلاقًا يتم التحكم فيه بدرجة الحموضة (مثل كفاءة إطلاق عقار الدوكسوروبيسين المضاد للسرطان عند درجة حموضة 5.0 في بيئة الورم هي 7.3 مرة من البيئة الفسيولوجية)؛

الالتصاق البيولوجي:تتحد الشحنة الموجبة مع الشحنة السالبة للغشاء المخاطي لإطالة مدة بقاء الدواء في تجويف الفم والجهاز الهضمي، ويزداد الالتصاق المخاطي بمقدار 3 مرات بعد تعديل الثيولات؛

التآزر البيئي:يمكن تحلل الكيتوزان بشكل كامل بواسطة الليزوزيم (تفقد العينة عالية إزالة الأسيتيل 78% من وزنها في 72 ساعة)، وتشارك منتجات التحلل في دورة الكربون والنيتروجين في التربة.

آلية مكافحة البكتيريا بارزة بشكل خاص:الكيتوزان ذو الوزن الجزيئي المنخفض يدمر سلامة الأغشية البكتيرية، ويبلغ قطر منطقة التثبيط لـ Escherichia coli و Staphylococcus aureus 13.5 مم؛ كما يمكن لقدرته المضادة للأكسدة أيضًا تحييد الأكسجين التفاعلي الناتج عن إجهاد المبيدات الحشرية، مما يقلل من محتوى المالونديالدهيد في السبانخ المعالجة بالكلوربيريفوس بنسبة 40٪.

•ما هي تطبيقاتالكيتوزان؟

1. الطب الحيوي: من الخيوط الجراحية إلى حراس لقاح المرن

نظام توصيل ذكي: كفاءة نقل مركب CS/pDNA النانوي أعلى بمقدار 2 من كفاءة الليبوزومات، مما يجعله المفضل الجديد لحاملي الجينات غير الفيروسية؛

إصلاح الجروح: يقلل جل الكيتوزان-الجلوكان المركب من جانوديرما لوسيدوم من وقت التخثر بنسبة 50%، كما يعمل الهيكل المسامي ثلاثي الأبعاد على تسريع تجديد أنسجة التحبيب؛

استقرار اللقاح: يجعل عامل الحماية المجفف بالتجميد الكيتوزان معدل الاحتفاظ بنشاط لقاح mRNA يتجاوز 90٪ في درجة حرارة الغرفة، مما يحل مشكلة نقل سلسلة التبريد.

2. الزراعة الخضراء: المفتاح البيئي لتقليل استخدام الأسمدة

الكيتوزانتعمل الأسمدة المغلفة ذات الإطلاق المتحكم (CRFs) على زيادة الكفاءة من خلال آليات ثلاثية:

الإطلاق المستهدف: تطلق أغشية أكسيد الجرافين/الكيتوزان النانوية النيتروجين بشكل مستمر لمدة 60 يومًا في التربة الحمضية، ومعدل الاستخدام أعلى بنسبة 40% من معدل اليوريا المغلفة بالكبريت؛

مقاومة إجهاد المحاصيل: من خلال حث النباتات على تصنيع الكيتيناز، زاد إنتاج الطماطم بنسبة 22%، مع تقليل معدل إنتاج O₂⁻؛

تحسين التربة: زيادة محتوى المادة العضوية بمقدار 1.8 مرة، وتوسيع مجتمعات الأكتينوميسيت بمقدار 3 مرات، والتحلل الكامل خلال 60 يومًا دون بقايا.

3. تغليف الأغذية: ثورة في الحفظ باستخدام غشاء البروتين الحشري المركب

اجتمع فريق الابتكار التابع للأكاديمية الصينية للعلوم الزراعيةالكيتوزانمع بروتين دودة الوجبة ومستخلص البروبوليس الإيثانولي المحمل:

الخصائص الميكانيكية: زادت قوة الشد بنسبة 200%، ووصل حاجز بخار الماء إلى 90% من الأفلام القائمة على البترول؛

النشاط المضاد للبكتيريا: تجاوز معدل مكافحة بكتيريا تلف الفراولة 99٪، وتم تمديد مدة الصلاحية إلى 14 يومًا، وبلغ معدل التحلل البيولوجي 100٪.

4. طباعة وصباغة المنسوجات: حل طبيعي للبوليستر المضاد للكهرباء الساكنة

من خلال المعالجة بالاختزال القلوي، تتشكل حفر ومجموعات كربوكسيلية على سطح البوليستر. بعد ربط الكيتوزان بحمض الطرطريك:

مضاد للكهرباء الساكنة بشكل دائم: يتم تقليل المقاومة من 10¹²Ω إلى 10⁴Ω، ويظل استعادة الرطوبة عند 6.56% بعد 30 غسلة؛

امتصاص المعادن الثقيلة: كفاءة استخلاص النحاس في مياه الصرف الصحي الناتجة عن الطباعة والصباغة >90%، وتبلغ تكلفته 1/3 من تكلفة الراتينج الصناعي.

•NEWGREEN توفر جودة عاليةالكيتوزانمسحوق