کیتوسان (Chitosan)

کیتوسان چیست؟

کیتوسان مشتقی از گلوکان با واحدهای تکرار شونده کیتین است که توسط روگت در سال ۱۸۵۹ با عامل شناخته شده‌ای بروز نموده و بسیار شایع تر از نوع ثانویه می‌باشد. جوشاندن کیتین در محلول پتاس با غلظت مشخص به دست آمد .

کیتین یک موکول پلی ساکارید طبیعی با فرمول شیمیایی (C8H13NO5) بوده که به وفور در اسکلت خارجی بندپایان مانند میگو، خرچنگ و همچنین گیاهان پست از قبیل مخمرها و کوتیکول حشرات یافت می‌شود .

کیتین، از واژه یونانی کیتون، به معنای پوشش سخت گرفته شده است. این ترکیب برای اولین بار توسط براکونوت در سال ۱۸۱۱ تشریح شد .

آرتميا يا ميگوي آب شور، موجود کوچکي است به طول 1 تا 1.5 سانتيمتر که در درياچه هاي شور از جمله درياچه اروميه زندگي مي کند و به عنوان يک ماده غذايي باارزش در صنعت آبزي پروري محسوب مي شود .

البته تاکنون علاوه بر کاربرد گسترده اين موجود استثنايي در صفت آبزي پروري موارد کاربرد گوناگوني براي آن وجود داشته است و بتازگي هم پس از 3 سال پژوهش و بررسي روي اين موجود يعني تنها جاندار درياچه اروميه ، پژوهشگران مرکز تحقيقات آرتميا به روش فرآوري 2 ماه کيتين و کيتوزان از آن دست يافته اند. به اين ترتيب ، ترکيبات پوسته آرتميا مي تواند در صنايع کشاورزي ، نساجي ، پزشکي ، غذايي ، آرايشي ، داروسازي ، تصفيه مواد هسته اي و نفتي هم کاربردهاي زيادي يابد .

کيتين و شکل استيل زدايي شده آرتميا به نام کيتوسان ، فراوان ترين پلي ساکاريدهاي طبيعي پس از سلولز هستند. اين مواد از به هم پيوستن بيش از 5000 مونومر گلوکز آمين به وجود مي آيد. تاکنون بيش از 300 منبع متفاوت از جمله گياهان و بي مهرگان دريايي ، حشرات ، باکتري ها ، جلبک ها ، قارچها ، خزه ها ، نرم تنان و دياتومه ها براي استخراج اين موارد مورد مطالعه قرار گرفته اند. در حال حاضر ، مهمترين منابع اوليه براي استخراج به صرفه اقتصادي آن، پوسته سخت پوستان دريايي همچون ميگو، خرچنگ و کريل است .
بيش از 3 هزار کاربرد از آنها در صنايع داروسازي ، زيست فناوري ، کشاورزي ، آرايشي ، غذايي ، توليدات گياهي ، تصفيه آب ، پزشکي ، کاغذسازي ، پالايش فلزات سنگين ، تغذيه حيوانات ، شيمي ، نساجي و الياف به ثبت رسيده است .

اهمیت کیتین در تهیه کیتوسان از آن جا است که کیتوسان در فراورده‌های بالینی به دلیل سازگاری زیست‌شناسی با بقیه مواد، قابلیت هضم آسان، غیر سمی بودن، قدرت جذب بالا، و در دسترس بودن به عنوان یک حامل داروئی به کار می‌رود . با توجه به گروههای آمینی و هیدروکسیل کیتوسان، این ماده به وفور در زمینه های پزشکی مورد استفاده قرار میگیرد. کیتوسان غیر مغناطیسی میتواند به روشهای دپ کردن امولسیونی، خشک کردن توسط اسپری، ژلاتینه کردن یونی و…. تولید شود.

با توجه به گروههای عاملی زیاد کیتوسان امکان مخلوط سازی این پلمیر با طیف وسیعی از پلیمرها وجود دارد.

تصفیه فاضلاب و مهندسی آب

کیتوسان به دلیل ماهیت پلی کاتیونی، می‌تواند به عنوان یک عامل لخته کننده عمل کند و همچنین می‌تواند به عنوان یک عامل کی‌لیت کننده، یونهای فلزات سنگین را به دام بیندازد.

صنایع کاغذ سازی و بسته‌بندی

زیست تخریب پذیری و سازگاری بالای آن با محیط زیست باعث شده است که از کیتین و کیتوسان در صنایع بسته‌بندی و همچنین کاغذهای قابل بازیافت استفاده شود. کیتوسان به دلیل شباهت زیاد ساختاری با سلولز می‌تواند به راحتی در کارخانه‌های کاغذسازی استفاده شود. کاغذهای تولیدی از کیتوسان دارای سطح صاف و مقاومت بالا در برابر رطوبت هستند که بسیار برای چاپ و نقاشی مناسب می‌باشند. همچنین به دلیل پیوندهای هیدروژنی بین زنجیرهای پلیمر، کاغذ قابل انعطاف و محکم بوده و در مقابل پارگی مقاومت می‌کند. علاوه بر این، کیتوسان به دلیل خاصیت ضدمیکروبی، در صنایع بسته‌بندی مواد غذایی استفاده می‌شود.

صنایع نساجی

کیتوسان به عنوان یک بیوپلیمر طبیعی غیرسمی، زیست تخریب پذیر و سازگار با محیط زیست گزینه مناسبی برای استفاده در صنایع نساجی است و علاوه بر این، خاصیت ضد باکتری این نمونه از الیافها موجب شده که امروزه از آنها در لباسهای ورزشی، البسه خانم‌ها، کودکان و لباسهای ظریف، زیبا، ضد بو و ضدحساسیت استفاده شود.

صنایع غذایی

به دلیل ویژگیهایی چون خواص ضد میکروبی و آنتی اکسیدانی و نیز جلوگیری از تغییر طعم و مزه و افزایش ماندگاری، از کیتوسان به عنوان یک افزودنی در فراورده‌های گوشتی و لبنی استفاده می‌شود. همچنین در بسته‌بندی مواد غذایی، فیلم‌های تولید شده از کیتوسان بی خطرند و به طور وسیعی برای بسته‌بندی غذاها استفاده می‌شوند. این بسته بندیها علاوه بر اینکه دارای خاصیت ضد میکروبی هستند از ویژگی مکانیکی خوبی نیز برخوردار می‌باشند.

کشاورزی

در جهت ایجاد یک پوشش نازک روی خوراکی‌هایی نظیر میوه و سبزیجات که به صورت یک فیلم محافظ ضدباکتری و ضدقارچ مانع از فساد محصولات کشاورزی می‌شود.

پزشکی و بیو پزشکی

کیتوسان با درجه خلوص مناسب در سیستم‌های آزادسازی و رهایش دارویی، همودیالیز، پوست مصنوعی، مشمع‌های دارو یی، بی حرکتی آنزیمی، لنزهای تماسی، بانداژ چشم، ارتوپدی، نخ جراحی، دندان پزشکی و کشاورزی به کار رفته و علاوه بر آن اثراتی چون توانایی جذب چربی، کاهش گلوکز، کلسترول و تری گلیسرید و ضد میکروبی نیز آن گزارش شده است، از حلالیت اندک کیتوسان، باعث محدودیت‌هایی در کاربرد این ماده ارزشمند شده است.

کیتوسان در بخش‌های مختلف صنعت داروسازی به اندازه‌ای اهمیت دارد که پیش بینی شده بود در سال ۲۰۰۵ میلادی یکی از پرفروش‌ترین و مطرح‌ترین مواد اولیه تولید شده در جهان بوده و بازار جهانی را تحت‌الشعاع خود قرار دهد. ۷۵ درصد کیتوسان تهیه شده کاربرد دارویی و بهداشتی خواهد داشت. از کیتوسان به عنوان یک حامل دارویی قرن بیست و یکم نام برده شده است.

کاربرد در مهندسی پزشکی

از کاربردهای در حال گسترش پلیمر کیتوسان در مهندسی پزشکی می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد:

کاربرد در بهبود زخم، کاربرد در مهندسی بافت، کاربرد در ساخت حامل‌های دارویی در رهایش دارو، ساخت نانوحامل‌های کیتوسان در رهایش داروهای ضد سرطان و رهایش واکسن‌ها، ژن تراپی و زیست تصویر نگاری از ارگانهای حیاتی.