Chitosan is een veelzijdig biopolymeer dat wordt gewonnen uit de schelpen van schaaldieren zoals garnalen en krabben. In poedervorm heeft chitosan een verscheidenheid aan nuttige eigenschappen, waaronder antimicrobieel, biocompatibel en biologisch afbreekbaar. Deze attributen kunnen echter alleen worden gebruikt als dechitosan poeder goed wordt opgelost. Dit artikel geeft een overzicht van chitosanpoeder, legt uit waarom het oplossen ervan voor veel toepassingen noodzakelijk is, en beschrijft verschillende methoden die kunnen worden gebruikt om chitosan effectief op te lossen.
Definitie en eigenschappen
Chitosanpoeder bestaat uit -1,4-gekoppelde glucosamine- en N-acetylglucosamine-eenheden. De moleculaire structuur ervan geeft aanleiding tot nuttige eigenschappen zoals hoge kristalliniteit, kationische aard en uitstekend filmvormend vermogen (Kumari et al., 2015). Chitosan is echter onoplosbaar in water en neutrale/alkalische pH-omstandigheden vanwege de stabiele kristallijne structuur (Qin et al., 2006). Daarom moet het worden opgelost met behulp van zure oplossingen voordat het wordt gebruikt in verschillende farmaceutische, biomedische, landbouw-, voedsel- en milieutoepassingen.
Belang van ontbinding
Terwijlchitosan poedervertoont op zichzelf al antimicrobiële, letselherstellende en andere nuttige eigenschappen. Door het op te lossen, kan het biopolymeer worden verwerkt tot hydrogels, strengen, nanodeeltjes en coatings voor verder ontwikkelde toepassingen (Jiang et al., 2021). Het oplossen van chitosan vermindert bovendien de kristalliniteit ervan, zodat het op de juiste manier kan communiceren met ongunstig geladen oppervlakken (Kumari et al., 2015). Bovendien hebben grondig opgeloste chitosanoplossingen een betere viscositeit en homogeniteit en kunnen ze worden gecombineerd met andere verbindingen zoals essentiële oliën en bioactieve geneesmiddelen (Il'ina et al., 2020).
Oplosbaarheid van chitosanpoeder
Chitosanpoeder is onoplosbaar bij een pH boven ~6,5 vanwege deprotonering van de amineverzamelingen (Qin et al., 2006). Het heeft ook onbuigzame intramoleculaire waterstofbruggen die moeten worden verstoord om te kunnen uiteenvallen. Het molecuulgewicht (MW) en de mate van deacetylering (DD) beïnvloeden de oplosbaarheid - chitosan met een laag MW en een hoge DD lost over het algemeen gemakkelijker op (Kumari et al., 2015). De temperatuur beïnvloedt het vermogen om waterstof te binden, dus verwarming bevordert het oplossen tot aan het afbraakpunt van chitosan (~200 ̊C) (Il'ina et al., 2020). Onzuiverheden zoals eiwitten hebben ook invloed op de oplosbaarheid.
Methoden voor het oplossen
Zure oplossingen
Chitosankan worden opgelost met behulp van verschillende zure oplossingen. De meest voorkomende zijn verdunde organische zuren zoals azijnzuur, melkzuur en citroenzuur met pK's tussen 3-5. Anorganische zuren zoals zoutzuur en salpeterzuur werken ook (Qin et al., 2006). Meestal wordt een concentratie van ongeveer 1% w/v gebruikt. Met name azijnzuur maakt zoutvorming mogelijk, wat de oplosbaarheid verbetert. Naarmate de pH ~6,5 nadert, verliest het chitosan zijn lading en slaat neer, zodat zure omstandigheden moeten worden gehandhaafd (Jiang et al., 2021).
Basisoplossingen
Een zeer hoge pH veroorzaakt depolymerisatie van chitosan, maar natriumhydroxide kan chitosan bijvoorbeeld oplossen zonder afbraak (Qin et al., 2006). Oplosbaarheid lijkt op te treden boven pH ~10. Chitosan slaat opnieuw neer als de pH daalt, dus de basisvoorwaarden moeten in acht worden genomen.
Organische oplosmiddelen
Polaire aprotische oplosmiddelen zoals dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO) en tetrabutylammoniumfluoridetrihydraat (TBAF) breken chitosan af zonder corrosief of base (Qin et al., 2006). Ze structureren waarschijnlijk waterstofbruggen met - Goodness en - NH2-bijeenkomsten, waardoor doorschijnende wijken worden verstoord. Chitosan blijft oplosbaar na verwijdering van organisch oplosmiddel, dus deze methode maakt filmgieten mogelijk. Sommige toxiciteit van oplosmiddelen beperkt echter de biomedische bruikbaarheid.
Chelaatvormers
Een 1% citraatoplossing lost chitosan op door Ca2+ en Mg2+ overbruggende ionen te binden (Il'ina et al., 2020). Het toevoegen van natriumchloride verbetert naar verluidt de oplosbaarheid door de dikte van de gehydrateerde laag te verminderen. Anionische oppervlakteactieve stoffen zoals natriumdodecylsulfaat (SDS) zijn ook effectief, maar brengen de eigenschappen in gevaar (Jiang et al., 2021).
Voorbereiding en procedure
Oplosmiddel selectie
Selecteer een geschikt oplosmiddel zoals 1-2% v/v waterig azijnzuur voor algemene doeleinden of als alternatief een anorganisch zuur, basische oplossing, organisch oplosmiddel of chelaatvormer, afhankelijk van het gebruik. Azijnzuur maakt filmgieten en biomedisch gebruik mogelijk. NaOH lost op zonder afbraak, maar slaat opnieuw neer zonder de alkaliteit te behouden.
Poeder meten
Meet de gewenste hoeveelheid chitosanpoeder af op basis van de beoogde toepassing en vereiste concentratie. Meestal wordt 0.5-2% w/v chitosan gebruikt. Voor een oplossing van 1% lost u 1 gram opchitosan poederin een oplosmiddelvolume van 100 ml.
Mengmethoden
Voeg het poeder langzaam toe aan het vortex-oplosmiddel om de dispersie te verbeteren en klonteren te voorkomen. Als alternatief kunt u poeder op het oplosmiddeloppervlak toevoegen om de interacties te vergroten voordat u handmatig mengt. Gebruik bovenroerders of magnetische platen voor grondig mengen. De fasen moeten binnen 12-48 uur bij ~60 graden onder goed roeren volledig zijn opgenomen (Il'ina et al., 2020).
Temperatuurregeling
Verwarm oplossingen tijdens het mengen rond {0}} ̊C om waterstofbindingsnetwerken te verstoren zonder chitosan aan te tasten (Kumari et al., 2015). Stoombaden maken temperatuurcontrole mogelijk. Laat oplossingen vóór gebruik langzaam afkoelen tot ~0,5 graden/min (Jiang et al., 2021).
Tips en overwegingen
- Chitosan met een laag molecuulgewicht heeft minder agressieve oplossingsomstandigheden nodig
- Centrifugeren bij 14.000 rpm gedurende 10 minuten verwijdert onoplosbare onzuiverheden
- Vacuümfiltratie vergemakkelijkt de verwijdering van deeltjes
- Invriezen en ontdooien helpt bij het oplossen door fysieke manipulatie
- Bewaar opgeloste oplossingen afgesloten in omgevingsomstandigheden als de pH voldoende zuur is
Veiligheidsoverwegingen
- Gebruik glazen bekers en keukengerei dat niet reageert met zuren
- Ga voorzichtig om met organische oplosmiddelen
- Vermijd direct huidcontact bij het hanteren van oplossingen met een hoge pH
- Zoek veiligheidsinformatiebladen voor begeleiding bij het hanteren
Toepassingen van opgelost chitosan
Opgelost chitosan is uitgebreid onderzocht en wereldwijd gebruikt in verschillende sectoren, waarbij gebruik wordt gemaakt van de biocompatibele, antimicrobiële en veelzijdige aard ervan.
Biomedische toepassingen
Chitosan vertoont wondgenezingsmogelijkheden, potentieel voor weefselmanipulatie en dragercapaciteit voor medicijnafgifte zodra het is opgelost voor de biogeneeskunde (Jiang et al., 2021). Het maakt verschillende verwerkingstechnieken mogelijk om micro-/nanodeeltjes, hydrogels en coatings te produceren die de celgroei ondersteunen met gecontroleerde medicijnafgifte.
Gebruik van voedsel en dranken
De kationische aard van opgelost chitosan maakt elektrostatische complexvorming met andere negatief geladen moleculen mogelijk. Dit maakt inkapseling van smaakstoffen en enzymen mogelijk, samen met gecontroleerde afgifte in nieuwe voedingsmiddelen en dranken (Kumari et al., 2015). Chitosan werkt ook als stabilisator en verdikkingsmiddel.
Milieusanering
Opgelost chitosan kan deeltjes uitvlokken en coaguleren, waardoor waterbehandeling mogelijk wordt. De chelatie van zware metalen maakt het mogelijk de toxiciteit te verminderen (Il'ina et al., 2020). Films gevormd met behulp van opgelost chitosan demonstreren anticorrosiemogelijkheden die de integriteit van de infrastructuur ondersteunen (Jiang et al., 2021).
Onderzoeksbeperkingen
Veel onderzoek richt zich op afgeleide vormen van chitosan die eerst moeten worden opgelost voordat verdere modificatie plaatsvindt. Meer onderzoek naar de afhankelijkheid van de oplosbaarheid van chitosan van parameters zoals de verdeling van het molecuulgewicht zou een verbeterde oplossingsefficiëntie mogelijk kunnen maken (Qin et al., 2006). Onderzoek naar de toxiciteit, allergeniciteit en langetermijnstabiliteit in biologische systemen is ook gerechtvaardigd (Kumari et al., 2015).
Conclusie
Het effectief oplossen van chitosanpoeder vereist het verstoren van de kristallijne structuur met behulp van zure oplossingen, basen, organische oplosmiddelen of chelaatvormers. Een juiste oplossing maakt uitgebreide bruikbaarheid mogelijk voor farmaceutische, voedsel-, milieu- en andere toepassingen. Door zorgvuldig de juiste oplosmiddelen en mengmethoden te selecteren, kunnen stabiele chitosanoplossingen worden geproduceerd die klaar zijn voor geavanceerd gebruik in meerdere industrieën.
Hongda Phytochemistry Co., Ltd. is trots op haar directe productiemogelijkheden, waardoor op maat gemaakte productie- en verpakkingsoplossingen mogelijk zijn. Daarnaast biedt het bedrijf geïnteresseerde partijen gratis monsters aan. Er is met name een nieuwe capsuleproductieworkshop opgericht, waardoor ons vermogen om gepersonaliseerde capsuleproducten te maken nog verder wordt uitgebreid. Hongda Phytochemistry Co., Ltd. zet zich in voor mondiale betrokkenheid en heeft actief deelgenomen aan prestigieuze tentoonstellingen zoals European CPHI, European International Vitafoods, European Food Ingredients Exhibition FIE, Functional Food and Healthy Food Exhibition FFFI, American SSE en meer. Met een staat van dienst in het leveren van uitzonderlijke producten, zoals het veelgeprezen Pure Melatonine Poeder, blijft klanttevredenheid van het grootste belang. In lijn met deze belofte biedt het bedrijf puur chitosanpoeder van de hoogste kwaliteit tegen concurrerende prijzen. Degenen die meer informatie zoeken overPuur chitosanpoederworden aangemoedigd om het professionele team van Hongda Phytochemistry Co., Ltd. te raadplegen viaduke@hongdaherb.com. Met onze diverse productiemogelijkheden, toewijding aan oplossingen op maat, actieve deelname aan wereldwijde beurzen en focus op klanttevredenheid blijft Hongda Phytochemistry Co., Ltd. een vertrouwde en gewilde entiteit in de industrie.
Referenties
1, Il'ina, A., Kyzioł, A., en Kujawski, J. (2020). Chitosan: huidige status, moeilijkheden en standpunten op het gebied van geneesmiddelen en biomedische toepassingen. Farmacie, 13(1), 13.
2,Jiang, S., Chen, Y., Xu, C., Dong, S., Rialdi, A., Zhao, L., ... en Wu, H. (2021). Vooruitgang van op chitosan gebaseerde biomaterialen voor biomedische toepassingen. 272, 118445, koolhydraatpolymeren.
3,Kumari, S., Rath, PK, Haldar, U., en Singh, M. (2015). Chitosanextractie en karakterisering van Indiase garnalenvariëteiten Indian Diary of Test Science, 53(7), 421-429.
4,Qin, C., Du, Y., en Xiao, L. (2002). Impact van waterstofperoxidebehandeling op het atoomgewicht en het ontwerp van chitosan. Afbraak en stabiliteit van polymeren, 76(2), 211-218.
