כיטוזן: יתרונות, יישומים ועוד

•מהו צ'יטוסאן?

צ'יטוסאן(CS) הוא הפוליסכריד הטבעי השני בגודלו בטבע, המופק בעיקר מקליפות של סרטנאים כמו שרימפס וסרטנים. חומר הגלם הבסיסי שלו, כיטין, מהווה עד 27% מפסולת עיבוד השרימפס והסרטנים, והתפוקה השנתית העולמית עולה על 13 מיליון טון. מיצוי מסורתי דורש שלושה תהליכים: שטיפה חומצית, דה-ציפיקציה (המסת סידן פחמתי), הרתחה בסיסית להסרת חלבון, ודה-אצטילציה בסיסית מרוכזת של 40-50%, ולבסוף מתקבל מוצק לבן עם דרגת דה-אצטילציה של יותר מ-70%.

פריצות דרך בשנים האחרונות הן פיתוח כיטוזן פטרייתי: כיטוזן המופק מפטריות כמו Ganoderma lucidum בשיטה אנזימטית בעל דרגת דה-אצטילציה של יותר מ-85%, משקל מולקולרי של רק 1/3 מזה של שרימפס וסרטן (כ-8-66kDa), ואינו מכיל חלבונים אלרגניים, ותאימות התאים משופרת משמעותית7. צוות האקדמיה הסינית למדעי החקלאות אישר כי שיטת המיצוי ההיברידית של פטריות-כיטוזן יכולה לשלוט בסטייה של משקל מולקולרי בטווח של ±5%, ובכך לפתור את בעיית התנודות העונתיות בחומרי גלם ימיים.

•מהם היתרונות שלצ'יטוסאן ?

התחרותיות העיקרית של כיטוזן נובעת מקבוצות האמינו וההידרוקסיל החופשיות בשרשרת המולקולרית שלו, היוצרות "ארגז כלים מולקולרי" ייחודי:

יכולת תגובה חכמה:פרוטונציה של אמינו מאפשרת להתמוסס כיטוזן בסביבה חומצית, ומשיגה שחרור מבוקר pH (כגון יעילות השחרור של התרופה האנטי-סרטנית דוקסורוביצין ב-pH 5.0 במיקרו-סביבה של הגידול היא פי 7.3 מזו של הסביבה הפיזיולוגית);

הידבקות ביולוגית:מטען חיובי משתלב עם מטען שלילי של הרירית כדי להאריך את זמן החזקת התרופה בחלל הפה ובמערכת העיכול, והידבקות הרירית גדלה פי 3 לאחר שינוי התיולציה;

סינרגיה אקולוגית:כיטוזן יכול להתפרק לחלוטין על ידי ליזוזים (דגימה עם דה-אצטילציה גבוהה מאבדת 78% ממשקלה תוך 72 שעות), ותוצרי הפירוק משתתפים במחזור הפחמן והחנקן של הקרקע.

המנגנון האנטי-בקטריאלי בולט במיוחד:כיטוזן בעל משקל מולקולרי נמוך הורס את שלמות ממברנות החיידקים, וקוטר אזור העיכוב עבור אשריכיה קולי וסטפילוקוקוס אאורוס הוא 13.5 מ"מ; יכולתו נוגדת החמצון יכולה גם לנטרל את החמצן הריאקטיבי המיוצר על ידי עקה של חומרי הדברה, ובכך להפחית את תכולת המלונדיאלדהיד בתרד שטופל בכלורפיריפוס ב-40%.

•מהם היישומים שלצ'יטוסאן?

1. ביו-רפואה: מתפרים ועד שומרי חיסון מרנה

מערכת הובלת גנים חכמה: יעילות הטרנספקציה של ננו-קומפלקס CS/pDNA גבוהה פי שניים בסדרי גודל מזו של ליפוזומים, והופכת למועדפת חדשה בקרב נשאי גנים שאינם ויראליים;

תיקון פצעים: ג'ל מרוכב צ'יטוזן-גלוקן של Ganoderma lucidum מקצר את זמן הקרישה ב-50%, והמבנה הנקבובי התלת-ממדי מאיץ את התחדשות רקמת הגרנולציה;

יציבות חיסון: חומר הגנה מיובש בהקפאה של כיטוזן גורם לשיעור שימור הפעילות של חיסון mRNA לעלות על 90% בטמפרטורת החדר, ופותר את בעיית הובלת שרשרת הקור.

2. חקלאות ירוקה: המפתח האקולוגי להפחתת השימוש בדשנים

צ'יטוסאןדשנים בשחרור מבוקר (CRFs) מצופים מגבירים את היעילות באמצעות שלושה מנגנונים:

שחרור ממוקד: ננו-פילם של תחמוצת גרפן/כיטוזן משחרר חנקן ברציפות במשך 60 יום באדמה חומצית, ושיעור הניצול גבוה ב-40% מזה של אוריאה מצופה גופרית;

עמידות ללחץ גידולים: גירוי של צמחים לסנתז כיטינאז, יבול העגבניות גדל ב-22%, תוך הפחתת קצב ייצור ה-O₂⁻;

שיפור קרקע: הגדלת תכולת החומר האורגני פי 1.8, הרחבת קהילות האקטינומיצטים פי 3, והתפרקות מוחלטת תוך 60 יום ללא שאריות.

3. אריזות מזון: מהפכת השימור של סרט מרוכב מחלבון חרקים

צוות החדשנות של האקדמיה הסינית למדעי החקלאות התאחדכיטוזןעם חלבון תולעי קמח ותמצית אתנול פרופוליס עמוסה:

תכונות מכניות: חוזק מתיחה גדל ב-200%, ומחסום אדי מים הגיע ל-90% מהסרטים מבוססי נפט;

פעילות אנטיבקטריאלית: שיעור האנטיבקטריאלי של חיידקי קלקול תותים עלה על 99%, חיי המדף הוארכו ל-14 ימים ושיעור הפירוק הביולוגי היה 100%.

4. הדפסה וצביעה של טקסטיל: פתרון טבעי לפוליאסטר אנטיסטטי

באמצעות טיפול בחיזור אלקלי, נוצרים גושים וקבוצות קרבוקסיל על פני הפוליאסטר. לאחר קישור צולב של כיטוזן עם חומצה טרטרית:

אנטי-סטטי קבוע: ההתנגדות מצטמצמת מ-10¹²Ω ל-10⁴Ω, ורמת הלחות נותרת על 6.56% לאחר 30 כביסות;

ספיחת מתכות כבדות: יעילות הקלאציה של Cu²⁰ במי שפכים להדפסה וצביעה היא >90%, והעלות היא 1/3 מזו של שרף סינתטי.

• אספקה ​​באיכות גבוהה של NEWGREENצ'יטוסאןאֲבָקָה