کیتوزان: مزایا، کاربردها و موارد دیگر

• چیست؟ کیتوزان?

کیتوزان(CS) دومین پلی‌ساکارید طبیعی بزرگ در طبیعت است که عمدتاً از پوسته سخت‌پوستانی مانند میگو و خرچنگ استخراج می‌شود. ماده اولیه اولیه آن، کیتین، تا 27٪ از ضایعات فرآوری میگو و خرچنگ را تشکیل می‌دهد و تولید سالانه جهانی آن بیش از 13 میلیون تن است. استخراج سنتی نیاز به سه فرآیند دارد: کلسیم‌زدایی با لیچینگ اسیدی (حل کردن کربنات کلسیم)، جوشاندن قلیایی برای حذف پروتئین و داستیلاسیون قلیایی غلیظ 40-50٪، و در نهایت یک جامد سفید با درجه داستیلاسیون بیش از 70٪ به دست می‌آید.

پیشرفت‌های سال‌های اخیر، توسعه کیتوزان قارچی است: کیتوزان استخراج‌شده از قارچ‌هایی مانند گانودرما لوسیدوم با روش آنزیمی، درجه داستیلاسیون بیش از 85٪ دارد، وزن مولکولی آن تنها 1/3 کیتوزان استخراج‌شده از میگو و خرچنگ (حدود 8-66 کیلو دالتون) است و حاوی پروتئین‌های حساسیت‌زا نیست و سازگاری سلولی آن به طور قابل توجهی بهبود یافته است7. تیم آکادمی علوم کشاورزی چین تأیید کرد که روش استخراج ترکیبی قارچ-کیتوزان می‌تواند انحراف وزن مولکولی را در محدوده ±5٪ کنترل کند و مشکل نوسانات فصلی در مواد اولیه دریایی را حل کند.

• مزایای آن چیست؟کیتوزان ?

رقابت‌پذیری اصلی کیتوزان از گروه‌های آزاد آمینو و هیدروکسیل روی زنجیره مولکولی آن ناشی می‌شود که یک «جعبه ابزار مولکولی» منحصر به فرد را تشکیل می‌دهند:

پاسخگویی هوشمند:پروتونه شدن آمینو به کیتوزان اجازه می‌دهد تا در محیط اسیدی حل شود و به آزادسازی کنترل‌شده با pH دست یابد (مانند راندمان آزادسازی داروی ضد سرطان دوکسوروبیسین در pH 5.0 در ریزمحیط تومور، 7.3 برابر بیشتر از محیط فیزیولوژیکی است).

چسبندگی بیولوژیکی:بار مثبت با بار منفی مخاط ترکیب می‌شود تا زمان ماندگاری دارو در حفره دهان و دستگاه گوارش را طولانی‌تر کند و چسبندگی مخاط پس از اصلاح تیوله شدن 3 برابر افزایش می‌یابد.

هم‌افزایی اکولوژیکی:کیتوزان می‌تواند به طور کامل توسط لیزوزیم تجزیه شود (نمونه با داستیلاسیون بالا در ۷۲ ساعت ۷۸٪ وزن خود را از دست می‌دهد) و محصولات تجزیه در چرخه کربن و نیتروژن خاک شرکت می‌کنند.

مکانیسم ضد باکتریایی به ویژه برجسته است:کیتوزان با وزن مولکولی پایین، یکپارچگی غشاهای باکتریایی را از بین می‌برد و قطر هاله عدم رشد برای اشریشیا کلی و استافیلوکوکوس اورئوس ۱۳.۵ میلی‌متر است؛ ظرفیت آنتی‌اکسیدانی آن همچنین می‌تواند اکسیژن فعال تولید شده توسط استرس آفت‌کش‌ها را خنثی کند و محتوای مالون دی آلدئید اسفناج تیمار شده با کلرپیریفوس را تا ۴۰٪ کاهش دهد.

• کاربرد چیست؟کیتوزان?

۱. زیست‌پزشکی: از بخیه تا نگهبانان واکسن Mrna

سیستم انتقال هوشمند: راندمان ترانسفکشن نانوکمپلکس CS/pDNA دو برابر بیشتر از لیپوزوم‌ها است و به گزینه‌ای جدید و مورد علاقه‌ی حامل‌های ژن غیرویروسی تبدیل شده است.

ترمیم زخم: ژل ترکیبی کیتوزان-گلوکان گانودرما لوسیدوم زمان انعقاد را تا 50٪ کاهش می‌دهد و ساختار متخلخل سه‌بعدی آن، بازسازی بافت گرانوله را تسریع می‌کند.

پایداری واکسن: عامل محافظ خشک‌شده با انجماد کیتوزان باعث می‌شود میزان حفظ فعالیت واکسن mRNA در دمای اتاق از 90٪ فراتر رود و مشکل حمل و نقل زنجیره سرد را حل کند.

۲. کشاورزی سبز: کلید اکولوژیکی کاهش مصرف کود

کیتوزانکودهای شیمیایی با رهایش کنترل‌شده (CRF) با پوشش - از طریق مکانیسم‌های سه‌گانه زیر، کارایی را افزایش می‌دهند:

آزادسازی هدفمند: نانوفیلم‌های اکسید گرافن/کیتوزان به طور مداوم به مدت ۶۰ روز در خاک اسیدی نیتروژن آزاد می‌کنند و میزان استفاده از آن ۴۰٪ بیشتر از اوره با پوشش گوگردی است.

مقاومت در برابر تنش‌های زراعی: با القای سنتز کیتیناز در گیاهان، عملکرد گوجه‌فرنگی 22 درصد افزایش یافت، در حالی که میزان تولید O₂⁻ کاهش یافت.

بهبود خاک: افزایش ۱.۸ برابری محتوای مواد آلی، گسترش ۳ برابری جوامع اکتینومیست‌ها و تجزیه کامل خاک ظرف ۶۰ روز بدون باقی‌مانده.

۳. بسته‌بندی مواد غذایی: انقلاب حفاظتی فیلم کامپوزیت پروتئین حشرات

تیم نوآوری آکادمی علوم کشاورزی چین با هم ترکیب شدندکیتوزانبا پروتئین کرم آرد و عصاره اتانولی بره موم غنی شده:

خواص مکانیکی: استحکام کششی ۲۰۰٪ افزایش یافت و نفوذپذیری در برابر بخار آب به ۹۰٪ فیلم‌های پایه نفتی رسید.

فعالیت ضد باکتریایی: میزان ضد باکتریایی باکتری‌های عامل فساد توت فرنگی از ۹۹٪ فراتر رفت، ماندگاری به ۱۴ روز افزایش یافت و میزان تجزیه زیستی ۱۰۰٪ بود.

۴. چاپ و رنگرزی پارچه: یک راه حل طبیعی برای پلی استر آنتی استاتیک

از طریق عملیات کاهش قلیایی، حفره‌ها و گروه‌های کربوکسیل روی سطح پلی‌استر تشکیل می‌شوند. پس از اتصال عرضی کیتوزان با اسید تارتاریک:

آنتی استاتیک دائمی: مقاومت از 10¹²Ω به 10⁴Ω کاهش می‌یابد و رطوبت بازیابی شده پس از 30 بار شستشو در 6.56٪ باقی می‌ماند.

جذب فلزات سنگین: راندمان کیلیت‌سازی Cu²⁰ در فاضلاب چاپ و رنگرزی >90% و هزینه آن 1/3 رزین مصنوعی است.

• تامین با کیفیت بالا از برند NEWGREENکیتوزانپودر