El quitosà és un biopolímer versàtil derivat de les closques de crustacis com les gambes i els crancs. En forma de pols, el quitosà té una varietat de propietats útils, com ara ser antimicrobià, biocompatible i biodegradable. Tanmateix, aquests atributs només es poden utilitzar siquitosà en pols es dissol correctament. Aquest article proporcionarà una visió general de la pols de quitosà, explicarà per què la dissolució és necessària per a moltes aplicacions i detallarà diversos mètodes que es poden utilitzar per dissoldre efectivament el quitosà.
Definició i Propietats
La pols de quitosà està formada per unitats de -1,4-glucosamina i N-acetilglucosamina enllaçades. La seva estructura molecular dóna lloc a propietats útils com ara una alta cristalinitat, naturalesa catiònica i una excel·lent capacitat de formació de pel·lícules (Kumari et al., 2015). Tanmateix, el quitosà és insoluble en aigua i condicions de pH neutre/alcalí a causa de la seva estructura cristal·lina estable (Qin et al., 2006). Per tant, s'ha de dissoldre utilitzant solucions àcides abans de ser utilitzat en diverses aplicacions farmacèutiques, biomèdiques, agrícoles, alimentàries i ambientals.
Importància de la dissolució
Mentrequitosà en polspresenta propietats antimicrobianes, reparadores de lesions i altres propietats útils tot sol, la seva dissolució permet que el biopolímer es manipuli en hidrogels, fils, nanopartícules i recobriments per a aplicacions més desenvolupades (Jiang et al., 2021). La dissolució del quitosà també disminueix la seva cristal·linitat perquè pugui comunicar-se adequadament amb superfícies carregades negativament (Kumari et al., 2015). A més, les solucions de quitosà completament dissoltes tenen una millor viscositat, homogeneïtat i es poden combinar amb altres compostos com olis essencials i fàrmacs bioactius (Il'ina et al., 2020).
Solubilitat de la pols de quitosà
La pols de quitosà és insoluble a pH superior a ~ 6,5 a causa de la desprotonació de les seves reunions d'amines (Qin et al., 2006). També té enllaços d'hidrogen intramoleculars que s'han de trencar per a la seva desintegració. El pes molecular (MW) i el grau de desacetilació (DD) influeixen en la solubilitat: el quitosà de baix PM i d'alt DD generalment es dissol més fàcilment (Kumari et al., 2015). La temperatura afecta la capacitat d'enllaç d'hidrogen, de manera que l'escalfament ajuda a la dissolució fins al punt de degradació del quitosà (~ 200 ̊C) (Il'ina et al., 2020). Les impureses com les proteïnes també afecten la solubilitat.
Mètodes de dissolució
Solucions àcides
Quitosàes pot dissoldre amb diferents solucions àcides. Els més comuns són els àcids orgànics diluïts com l'acètic, el làctic i el cítric amb pK entre 3-5. Els àcids inorgànics com l'àcid clorhídric i l'àcid nítric també funcionen (Qin et al., 2006). S'utilitza habitualment una concentració al voltant de l'1% p/v. L'àcid acètic en particular permet la formació de sal que millora la solubilitat. A mesura que el pH s'acosta a ~6,5, el quitosà perd càrrega i precipita, de manera que s'han de mantenir les condicions àcides (Jiang et al., 2021).
Solucions bàsiques
Un pH molt alt provoca la despolimerització del quitosà, però l'hidròxid de sodi, per exemple, pot dissoldre el quitosà sense degradació (Qin et al., 2006). La solubilitat sembla que es produeix per sobre del pH ~10. El quitosà es reprecipita quan el pH baixa, de manera que s'han de mantenir les condicions bàsiques.
Dissolvents orgànics
Els dissolvents apròtics polars com la dimetilformamida (DMF), el dimetilsulfòxid (DMSO) i el fluorur de tetrabutilamoni trihidrat (TBAF) descomponen el quitosà sense corrosiu ni base (Qin et al., 2006). Probablement estructuren enllaços d'hidrogen amb - Bondat i - concentracions de NH2, pertorbant districtes translúcids. El quitosà es manté soluble després de l'eliminació del dissolvent orgànic, de manera que aquest mètode permet la colada de pel·lícules. Tanmateix, certa toxicitat del dissolvent limita la utilitat biomèdica.
Agents quelants
Una solució de citrat a l'1% solubilitza el quitosà unint ions pont Ca2+ i Mg{2+ (Il'ina et al., 2020). L'addició de clorur de sodi millora la solubilitat reduint el gruix de la capa hidratada. Els tensioactius aniònics com el dodecil sulfat de sodi (SDS) també són efectius, però comprometen les propietats (Jiang et al., 2021).
Preparació i Procediment
Selecció de dissolvents
Seleccioneu un dissolvent adequat com ara àcid acètic aquós 1-2% v/v per a finalitats generals o, alternativament, un àcid inorgànic, una solució bàsica, un dissolvent orgànic o un agent quelant, segons l'ús. L'àcid acètic permet la colada de pel·lícules i l'ús biomèdic. El NaOH es dissol sense degradació però es reprecipita sense mantenir l'alcalinitat.
Pols de mesura
Mesureu la quantitat desitjada de quitosà en pols en funció de l'aplicació prevista i la concentració requerida. Normalment s'utilitza el 0.5-2% p/v de quitosà. Per a una solució a l'1%, dissoleu 1 gramquitosà en polsen 100 ml de volum de dissolvent.
Mètodes de mescla
Afegiu la pols lentament al dissolvent de vortex per millorar la dispersió i evitar l'aglomeració. Alternativament, afegiu pols a la superfície del dissolvent per augmentar les interaccions abans de barrejar manualment. Utilitzeu agitadors superiors o plaques magnètiques per a una barreja exhaustiva: les fases s'han d'incorporar completament en 12-48 hores a ~ 60 graus amb una bona agitació (Il'ina et al., 2020).
Control de temperatura
Escalfeu les solucions durant la barreja al voltant de {{0}} ̊C si és possible per interrompre les xarxes d'enllaç d'hidrogen sense degradar el quitosà (Kumari et al., 2015). Els banys de vapor permeten el control de la temperatura. Refredar les solucions lentament a ~ 0,5 graus / min abans d'utilitzar-les (Jiang et al., 2021).
Consells i consideracions
- El quitosà de baix pes molecular necessita condicions de dissolució menys agressives
- La centrifugació a 14000 rpm durant 10 min elimina les impureses insolubles
- La filtració al buit facilita l'eliminació de partícules
- La congelació i la descongelació ajuden a la dissolució mitjançant la manipulació física
- Emmagatzemar les solucions dissoltes tancades en condicions ambientals si el pH és prou àcid
Consideracions de seguretat
- Utilitzar gots de vidre i estris no reactius amb els àcids
- Manipular els dissolvents orgànics amb precaució ventilada
- Eviteu el contacte directe amb la pell quan manipuleu solucions de pH alt
- Busqueu fitxes de seguretat per a orientació en la manipulació
Aplicacions del quitosà dissolt
El quitosà dissolt s'ha investigat i utilitzat àmpliament a nivell mundial en indústries que exploten la seva naturalesa biocompatible, antimicrobiana i versàtil.
Aplicacions Biomèdiques
El quitosà mostra capacitats de curació de ferides, potencial de bastida d'enginyeria de teixits i capacitat de transport de fàrmacs un cop dissolt per a la biomedicina (Jiang et al., 2021). Permet diverses tècniques de processament per produir micro/nanopartícules, hidrogels i recobriments que donen suport al creixement cel·lular amb alliberament controlat de fàrmacs.
Usos d'aliments i begudes
La naturalesa catiònica del quitosà dissolt permet la formació de complexos electrostàtics amb altres molècules carregades negativament. Això permet l'encapsulació d'aromes i enzims juntament amb l'alliberament controlat en nous aliments i begudes (Kumari et al., 2015). El quitosà també actua com a agent estabilitzant i espessidor.
Reparació ambiental
El quitosà dissolt pot flocular i coagular partícules, permetent el tractament de l'aigua. La seva quelació de metalls pesants permet reduir la toxicitat (Il'ina et al., 2020). Les pel·lícules formades amb quitosà dissolt demostren capacitats anticorrosió que donen suport a la integritat de la infraestructura (Jiang et al., 2021).
Limitacions de la recerca
Molta investigació se centra en les formes derivades de quitosà que requereixen una dissolució inicial abans de modificar-les. Una investigació més gran de la dependència de la solubilitat del quitosà en paràmetres com la distribució del pes molecular podria permetre una millora de l'eficiència de dissolució (Qin et al., 2006). També es garanteixen estudis de toxicitat, al·lergenicitat i estabilitat a llarg termini en sistemes biològics (Kumari et al., 2015).
Conclusió
La dissolució eficaç de la pols de quitosà requereix alterar la seva estructura cristal·lina mitjançant solucions àcides, bases, dissolvents orgànics o agents quelants. La dissolució adequada permet una àmplia utilitat en aplicacions farmacèutiques, alimentàries, mediambientals i altres. La selecció acurada de dissolvents i mètodes de barreja adequats permet produir solucions estables de quitosà preparades per a un ús avançat en múltiples indústries.
Hongda Phytochemistry Co., Ltd. s'enorgulleix de les seves capacitats de producció directa, que permeten solucions personalitzades de fabricació i embalatge. A més, l'empresa ofereix el subministrament de mostres gratuïtes als interessats. En particular, s'ha establert un nou taller de producció de càpsules, que amplia encara més la nostra capacitat per crear productes de càpsules personalitzats. Hongda Phytochemistry Co., Ltd. està compromesa amb el compromís global i ha participat activament en exposicions prestigioses com ara European CPHI, European International Vitafoods, European Food Ingredients Exhibition FIE, Functional Food and Healthy Food Exhibition FFFI, American SSE i molt més. Amb un historial de lliurament de productes excepcionals, com el molt aclamat Pure Melatonin Powder, la satisfacció del client segueix sent primordial. En línia amb aquest compromís, l'empresa ofereix Pure Chitosan Powder de la màxima qualitat a preus competitius. Aquells que busquen més informació sobrePols de quitosà purse'ls anima a consultar l'equip professional de Hongda Phytochemistry Co., Ltd. viaduke@hongdaherb.com. Amb les nostres diverses capacitats de producció, la dedicació a solucions personalitzades, la participació activa en exposicions globals i el focus en la satisfacció del client, Hongda Phytochemistry Co., Ltd. continua sent una entitat de confiança i sol·licitada a la indústria.
Referències
1, Il'ina, A., Kyzioł, A. i Kujawski, J. (2020). Quitosà: Estat actual, dificultats i punts de vista en aplicacions de fàrmacs i biomèdiques. Farmacèutica, 13(1), 13.
2,Jiang, S., Chen, Y., Xu, C., Dong, S., Rialdi, A., Zhao, L., ... i Wu, H. (2021). Progrés dels biomaterials basats en quitosà per a aplicacions biomèdiques. 272, 118445, polímers d'hidrats de carboni.
3, Kumari, S., Rath, PK, Haldar, U. i Singh, M. (2015). Extracció i caracterització de quitosà a partir de varietats de gambes índies Indian Diary of Test Science, 53(7), 421-429.
4, Qin, C., Du, Y. i Xiao, L. (2002). Impacte del tractament amb peròxid d'hidrogen sobre el pes atòmic i el disseny del quitosà. Degradació i estabilitat dels polímers, 76(2), 211-218.
