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Quitosano

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El quitosano / ˈ k aɪ t ə s æ n / es un polisacárido lineal compuesto por D- glucosamina (unidad desacetilada) y N -acetil- D -glucosamina (unidad acetilada) unidas aleatoriamente mediante enlaces β-(1→4) . Se obtiene tratando las cáscaras de quitina de los camarones y otros crustáceos con una sustancia alcalina, como el hidróxido de sodio .

El quitosano tiene diversas aplicaciones comerciales y biomédicas. En agricultura, se utiliza como tratamiento de semillas y biopesticida , ayudando a las plantas a combatir infecciones fúngicas. En la vinificación , se emplea como agente clarificante , previniendo además el deterioro del vino. En la industria, se utiliza en recubrimientos de pintura de poliuretano autorreparables . En medicina , es útil en vendajes (en forma de apósitos hidrocoloides de quitosano ) para reducir el sangrado y como agente antibacteriano; también puede utilizarse para facilitar la administración de fármacos a través de la piel.

Historia

En 1799, el químico británico Charles Hatchett experimentó con la descalcificación de las conchas de diversos crustáceos, descubriendo que quedaba una sustancia blanda, amarilla y cartilaginosa que hoy conocemos como quitina. En 1859, el fisiólogo francés Charles Marie Benjamin Rouget descubrió que al hervir quitina en una solución de hidróxido de potasio se podía desacetilar para producir una sustancia soluble en ácidos orgánicos diluidos, a la que denominó quitina modificada . En 1894, el químico alemán Felix Hoppe-Seyler la bautizó como quitosano. Entre 1894 y 1930, hubo un período de debate y confusión sobre la composición exacta de la quitina, y en particular sobre si las formas animales y fúngicas eran la misma sustancia química. En 1930 se patentaron las primeras películas y fibras de quitosano, pero la competencia de los polímeros derivados del petróleo limitó su adopción. No fue hasta la década de 1970 que resurgió el interés por el compuesto, impulsado en parte por leyes que prohibían el vertido de residuos de mariscos sin tratar. [ 1 ]

Fabricar

Formación de quitosano mediante desacetilación parcial de quitina.
El quitosano comercial se obtiene de las conchas de camarones y otros crustáceos marinos, incluido Pandalus borealis , que se muestra aquí. [ 2 ]

El quitosano se produce comercialmente mediante la desacetilación de la quitina , que es el elemento estructural del exoesqueleto de los crustáceos (como cangrejos y camarones) y de las paredes celulares de los hongos . [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] Un método común para obtener quitosano es la desacetilación de la quitina utilizando hidróxido de sodio en exceso como reactivo y agua como disolvente. La reacción sigue una cinética de primer orden , aunque ocurre en dos etapas; la barrera de energía de activación para la primera etapa se estima en 48,8  kJ·mol −1 a 25–120 °C (77–248 °F) y es mayor que la barrera para la segunda etapa. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]  

Representación esquemática de la preparación de quitosano a partir de una fuente natural, en la que se utilizan procesos naturales y químicos.
Representación esquemática de la preparación de quitosano a partir de una fuente natural, en la que se utilizan procesos naturales y químicos.

El grado de desacetilación (DD%) se puede determinar mediante espectroscopia de RMN y el grado de desacetilación en el quitosano disponible comercialmente varía de 60 a 100%. [ 9 ] [ 10 ] En promedio, el peso molecular del quitosano producido comercialmente es de 3800 a 20 000 daltons .  

Se han fabricado nanofibrillas utilizando quitina y quitosano. [ 11 ]

modificaciones químicas

El quitosano contiene los siguientes tres grupos funcionales: C2- NH2 , C3- OH y C6-OH. El C3-OH tiene una gran resistencia espacial del sitio y, por lo tanto, es relativamente difícil de modificar . El C2-NH2 es altamente reactivo para modificaciones finas y es el grupo modificador más común en el quitosano. [ 12 ] En el quitosano, aunque los grupos amino son más propensos a las reacciones nucleofílicas que los grupos hidroxilo , ambos pueden reaccionar no selectivamente con reactivos electrófilos como ácidos, cloruros y haloalcanos para funcionalizarlos . [ 13 ] Dado que el quitosano contiene una variedad de grupos funcionales, puede funcionalizarse de diferentes maneras, como fosforilación, tiolación y cuaternización, para adaptarlo a propósitos específicos.

quitosano fosforilado

El quitosano fosforilado soluble en agua se puede obtener mediante la reacción de pentóxido de fósforo y quitosano a baja temperatura utilizando ácido metanosulfónico como catalizador; el quitosano fosforilado con buena actividad antibacteriana y propiedades iónicas se puede preparar mediante copolimerización por injerto de monofosfato de quitosano. [ 14 ] [ 15 ]

La buena solubilidad en agua y las propiedades quelantes de metales del quitosano fosforilado y sus derivados hacen que se utilicen ampliamente en ingeniería de tejidos , sistemas de administración de fármacos, regeneración de tejidos y la industria alimentaria. [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]

En ingeniería de tejidos, el quitosano fosforilado presenta una mejor capacidad de hinchamiento y conductividad iónica. Si bien su cristalinidad se reduce, su resistencia a la tracción permanece prácticamente inalterada. Estas propiedades lo hacen útil para la creación de andamios que pueden favorecer la regeneración del tejido óseo mediante la unión de factores de crecimiento y la promoción de la diferenciación de células madre en células formadoras de hueso. [ 19 ] Además, para mejorar la solubilidad de los hidrogeles a base de quitosano a pH neutro o alcalino, se ha desarrollado el derivado ácido N -metilenfosfónico quitosano (NMPC-GLU). Este material mantiene una buena resistencia mecánica y mejora la proliferación celular , lo que lo hace valioso para aplicaciones biomédicas. [ 20 ]

quitosano tiolado

El quitosano tiolado se produce mediante la unión de grupos tiol a los grupos amino del quitosano utilizando un agente de acoplamiento que contiene tiol . [ 21 ] [ 22 ] El sitio principal para esta modificación es el grupo amino en la posición 2 de las unidades de glucosamina del quitosano. Durante este proceso, el ácido tioglicólico y la cisteína median la reacción, formando un enlace amida entre el grupo tiol y el quitosano. A un pH inferior a 5, la actividad del tiol se reduce, lo que limita la formación de enlaces disulfuro. [ 23 ]

El quitosano modificado presenta propiedades adhesivas y estabilidad mejoradas debido a la unión covalente de los grupos tiol. Un pH más bajo reduce la oxidación, lo que mejora sus propiedades adhesivas. [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] Además, el quitosano tiolado puede interactuar con los receptores de la membrana celular, mejorando la permeabilidad de la membrana [ 27 ] y mostrando potencial para aplicaciones en la prevención de la adhesión bacteriana , por ejemplo, para el recubrimiento de acero inoxidable. [ 28 ] [ 29 ]

quitosano iónico

Existen dos métodos principales de cuaternización del quitosano: la cuaternización directa y la cuaternización indirecta.

  • La cuaternización directa de aminoácidos de quitosano implica el tratamiento del quitosano con haloalcanos en condiciones alcalinas. Otro método consiste en la reacción del quitosano primero con aldehídos , seguida de una reducción y, finalmente, con haloalcanos para obtener quitosano cuaternizado. [ 30 ] [ 31 ]
  • El método de cuaternización indirecta se refiere a la introducción de pequeñas moléculas que contienen grupos de amonio cuaternario en el quitosano, como el cloruro de glicidil trimetil amonio, el bromuro de (5-bromopentil) trimetil amonio, etc. [ 32 ] [ 33 ] Los grupos de amonio cuaternario pueden introducirse además en la cadena principal del quitosano mediante cicloadición de azida-alquino , [ 34 ] o disolviendo el quitosano en álcali y urea y luego haciéndolo reaccionar con cloruro de 3-cloro-2-hidroxipropil trimetilamonio, [ 35 ] lo que proporciona una solución simple y verde para lograr la funcionalización del quitosano.

Los derivados catiónicos del quitosano desempeñan funciones importantes en aplicaciones de bioadhesión, mejora de la absorción, antiinflamatorias, antibacterianas y antitumorales. El quitosano modificado con grupos de amonio cuaternario es uno de los derivados catiónicos más comunes. El quitosano cuaternizado con una carga positiva permanente presenta una mayor actividad antimicrobiana y solubilidad en comparación con el quitosano normal. [ 36 ]

Propiedades

Solución

El quitosano sin modificar es generalmente insoluble en agua pura, pero se disuelve en soluciones ácidas diluidas (pH < 6). Es insoluble en la mayoría de los disolventes orgánicos. Esto se debe a que el quitosano se comporta como una base fuerte, con sus grupos amina primarios que tienen un pKa de aproximadamente 6,3 para la reacción R-NH₃⁺ ⇌ R⁻NH₂⁺H⁺ . Cuando hay suficientes iones hidrógeno presentes, el grupo amina se protona, adquiriendo una carga positiva. Esto permite que las moléculas de agua "capten" mejor el quitosano en forma de un polielectrolito catiónico soluble en agua. [ 37 ]

El quitosano forma fácilmente sales solubles con muchos aniones de ácidos orgánicos, incluidos formiato, acetato, lactato, malato, citrato, glioxilato, piruvato, glicolato y ascorbato. [ 37 ] El quitosano también se puede disolver en CO₂ acuoso , lo cual es útil para minimizar el exceso de acidez. [ 38 ]

La solubilidad y el pKa del quitosano se ven afectados por el DD%. [ 39 ] La distribución de los grupos acetilo en la cadena también es importante. Como polielectrolito, el comportamiento de protonación del quitosano se describe mejor mediante la ecuación de Kachalsky . [ 37 ]

Gel

Cuando una solución acuosa de quitosano se expone a un entorno básico, se produce la precipitación para formar un gel, específicamente un hidrocoloide aniónico . [ 37 ] Sin embargo, este "gel" es mecánicamente débil debido a la escasa interacción entre las cadenas. Se pueden añadir sustancias químicas para fomentar las interacciones iónicas, electrostáticas y de enlaces de hidrógeno entre las cadenas, lo que hace que el gel sea más resistente. [ 40 ]

Los grupos amina libres en las cadenas de quitosano pueden formar redes poliméricas reticuladas con ácidos dicarboxílicos para mejorar las propiedades mecánicas del quitosano. [ 41 ]

interacciones no covalentes

Como se mencionó anteriormente, el quitosano acuoso tiene muchos grupos amina con carga positiva. Esto hace que se una fácilmente a superficies con carga negativa [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] como las membranas mucosas.

El quitosano también puede unirse eficazmente a otras superficies mediante interacción hidrofóbica y/o interacción catión-π (quitosano como fuente de cationes) en solución acuosa. [ 45 ] [ 46 ]

Propiedades biológicas

El quitosano es biodegradable y biocompatible . [ 47 ]

El quitosano mejora el transporte de fármacos polares a través de las superficies epiteliales. La mayor absorción de quitosano se debe principalmente a la interacción del quitosano con carga positiva con las membranas celulares, la activación de los canales de intercambio de cloro-bicarbonato y la reorganización de las proteínas asociadas a las uniones estrechas epiteliales , lo que provoca la apertura de dichas uniones. [ 48 ] Sin embargo, no está aprobado por la FDA para la administración de fármacos. Existen cantidades purificadas de quitosano disponibles para aplicaciones biomédicas . [ 4 ] [ 3 ]

El quitosano inhibe el crecimiento de diferentes bacterias y hongos mediante mecanismos que involucran varios factores, incluyendo el grado de desacetilación, el pH, los cationes divalentes y el tipo de disolvente.

Usos

Uso agrícola y hortícola

Los usos agrícolas y hortícolas del quitosano, principalmente para la defensa de las plantas y el aumento del rendimiento, se basan en cómo este polímero de glucosamina influye en la bioquímica y la biología molecular de la célula vegetal. Los objetivos celulares son la membrana plasmática y la cromatina nuclear. Posteriormente se producen cambios en las membranas celulares, la cromatina, el ADN, el calcio, la MAP quinasa , el estallido oxidativo, las especies reactivas de oxígeno, los genes relacionados con la patogénesis de la calosa (PR) y las fitoalexinas. [ 49 ]

El quitosano se registró por primera vez como ingrediente activo (autorizado para su venta) en 1986. [ 50 ]

Control biológico natural y elicitor

En agricultura , el quitosano se utiliza habitualmente como tratamiento natural de semillas y potenciador del crecimiento vegetal, y como sustancia biopesticida ecológica que aumenta la capacidad innata de las plantas para defenderse contra las infecciones fúngicas. [ 51 ]

Las moléculas degradadas de quitina/quitosano existen en el suelo y el agua. Las aplicaciones de quitosano para plantas y cultivos están reguladas en los EE. UU. por la Agencia de Protección Ambiental (EPA) , y el Programa Nacional Orgánico del USDA regula su uso en granjas y cultivos con certificación orgánica. [ 52 ] Los productos de quitosano biodegradables aprobados por la EPA están permitidos para su uso en exteriores e interiores en plantas y cultivos cultivados comercialmente y por consumidores. [ 53 ]

En la Unión Europea y el Reino Unido, el quitosano está registrado como una "sustancia básica" para su uso como fungicida y bactericida biológico en una amplia gama de cultivos. [ 54 ] [ 55 ]

La capacidad de biocontrol natural del quitosano no debe confundirse con los efectos de los fertilizantes o pesticidas sobre las plantas o el medio ambiente. Los biopesticidas activos de quitosano representan un nuevo nivel de control biológico rentable de cultivos para la agricultura y la horticultura. [ 56 ] El modo de acción de biocontrol del quitosano provoca respuestas de defensa innatas naturales en la planta para resistir insectos, patógenos y enfermedades transmitidas por el suelo cuando se aplica al follaje o al suelo. [ 57 ] El quitosano aumenta la fotosíntesis, promueve y mejora el crecimiento de las plantas, estimula la absorción de nutrientes, aumenta la germinación y brotación, y aumenta el vigor de las plantas. Cuando se utiliza como tratamiento o recubrimiento de semillas en algodón, maíz, papas de siembra, soja, remolacha azucarera, tomates, trigo y muchas otras semillas, provoca una respuesta de inmunidad innata en las raíces en desarrollo que destruye los nematodos quísticos parásitos sin dañar a los nematodos y organismos beneficiosos. [ 58 ]

Las aplicaciones agrícolas del quitosano pueden reducir el estrés ambiental debido a la sequía y las deficiencias del suelo, fortalecer la vitalidad de las semillas, mejorar la calidad de los cultivos, aumentar los rendimientos y reducir la pudrición de los frutos de hortalizas, frutas y cítricos . [ 59 ] La aplicación hortícola del quitosano aumenta la floración y prolonga la vida de las flores cortadas y los árboles de Navidad. El Servicio Forestal de los Estados Unidos ha realizado investigaciones sobre el quitosano para controlar patógenos en pinos [ 60 ] [ 61 ] y aumentar la salida de resina, que resiste la infestación del escarabajo del pino. [ 62 ]

El quitosano se ha estudiado para aplicaciones en agricultura y horticultura desde la década de 1980. [ 63 ] En 1989, se aplicaron soluciones de sal de quitosano a los cultivos para mejorar la protección contra las heladas o a las semillas para su pretratamiento. [ 64 ] Poco después, la sal de quitosano recibió la primera etiqueta de biopesticida de la EPA, seguida de otras solicitudes de propiedad intelectual .

El quitosano también se ha utilizado para proteger plantas en el espacio, como lo demuestra el experimento de la NASA para proteger los frijoles adzuki cultivados a bordo del transbordador espacial y la estación espacial Mir en 1997. [ 65 ] Los resultados de la NASA revelaron que el quitosano induce un mayor crecimiento (biomasa) y resistencia a patógenos debido a los niveles elevados de enzimas β-(1→3)-glucanasa dentro de las células vegetales. La NASA confirmó que el quitosano produce el mismo efecto en plantas en la Tierra. [ 66 ]

En 2008, la EPA aprobó el estatus de elicitor natural de amplio espectro para un ingrediente activo de peso molecular ultrabajo de quitosano al 0,25 %. [ 67 ] Una solución de elicitor de quitosano natural para usos agrícolas y hortícolas recibió una etiqueta enmendada para aplicaciones foliares y de riego por parte de la EPA en 2009. [ 59 ] Dado su bajo potencial de toxicidad y abundancia en el medio ambiente natural, el quitosano no daña a las personas, mascotas, vida silvestre ni al medio ambiente cuando se usa de acuerdo con las instrucciones de la etiqueta. [ 68 ] [ 69 ] [ 70 ] Las mezclas de quitosano no funcionan contra los escarabajos de la corteza cuando se colocan en las hojas de un árbol o en su suelo. [ 71 ]

Filtración

El quitosano puede utilizarse en hidrología como parte de un proceso de filtración . [ 72 ] El quitosano provoca que las partículas finas del sedimento se aglutinen y posteriormente se eliminan con el sedimento durante la filtración de arena. También elimina minerales pesados , colorantes y aceites del agua. [ 72 ] Como aditivo en la filtración de agua, el quitosano combinado con la filtración de arena elimina hasta el 99 % de la turbidez . [ 73 ] El quitosano se encuentra entre los adsorbentes biológicos utilizados para la eliminación de metales pesados ​​sin impactos ambientales negativos. [ 72 ]

El quitosano se utiliza para flocular las floraciones de algas en estanques y lagos debido a que las cianobacterias poseen una pared celular cargada negativamente que se une al polímero catiónico de quitosano [ 74 ] .

En combinación con bentonita , gelatina , gel de sílice , cola de pescado u otros agentes clarificantes , se utiliza para clarificar vino , hidromiel y cerveza . Añadido al final del proceso de elaboración, el quitosano mejora la floculación y elimina las células de levadura, las partículas de fruta y otros detritos que causan turbidez en el vino. [ 75 ]

Elaboración de vino y quitosano de origen fúngico

El quitosano tiene una larga historia de uso como agente clarificante en la elaboración del vino. [ 76 ] [ 77 ] El quitosano de origen fúngico ha demostrado un aumento en la actividad de sedimentación, reducción de polifenoles oxidados en el mosto y el vino, quelación y eliminación de cobre (después del trasiego) y control de la levadura de deterioro Brettanomyces . Estos productos y usos están aprobados para su uso en Europa por las normas de la UE y la OIV . [ 78 ]

Manejo de heridas

El quitosano tiene la capacidad de adherirse al fibrinógeno , lo que produce una mayor adhesión plaquetaria , causando la coagulación de la sangre y la hemostasia. [ 3 ] [ 79 ] [ 80 ] El quitosano puede tener otras propiedades que favorecen la cicatrización de heridas, incluyendo actividad antibacteriana y antifúngica, las cuales aún se encuentran en investigación preliminar. [ 3 ] [ 81 ]

Apósitos para heridas

Los apósitos para heridas que contienen quitosano se han investigado ampliamente para una variedad de heridas agudas y crónicas. El quitosano se utiliza en algunos apósitos para reducir el sangrado. [ 82 ] Al entrar en contacto con la sangre, el apósito se vuelve pegajoso, sellando eficazmente la laceración. [ 83 ]

Existen muchas maneras de incorporar quitosano en los apósitos para heridas:

  • El quitosano se puede hilar directamente para formar una fibra, que se puede utilizar para fabricar apósitos como la gasa. Un ejemplo es HemCon OneStop Vascular, aprobado en EE. UU. en 2003. [ 82 ]
  • El quitosano se puede incorporar a tejidos comunes como la gasa, creando una gasa impregnada con quitosano que es más económica que la fibra de quitosano. Algunos ejemplos son HemCon Guardacare PRO (ChitoGauze, aprobado por la FDA en 2006) y Colex Gauze (aprobado por la FDA en 2006). [ 82 ]
  • El quitosano puede incorporarse a un hidrogel . Estos apósitos también han resultado útiles para el tratamiento de quemaduras, heridas diabéticas crónicas y quemaduras por ácido fluorhídrico. [ 3 ] [ 82 ]

Otras formas

El quitosano se puede aplicar directamente a la herida como agente hemostático, en forma de gránulos y polvo. Generalmente son sales obtenidas al mezclar quitosano con un ácido orgánico (como el ácido succínico o láctico). [ 84 ] [ 85 ] Un ejemplo son los gránulos Colex, aprobados en EE. UU. en 2006. [ 82 ]

WoundStat (aprobado por la FDA, fecha desconocida) es un granulado compuesto de quitosano con sílice (esmectita) y ácido poliacrílico. Es una combinación de diferentes hemostáticos tópicos, minerales y orgánicos. [ 82 ]

Hidrogeles termosensibles

Utilizando sales de glicerofosfato (que poseen una sola cabeza aniónica) sin modificación química ni reticulación, las propiedades de gelificación del quitosano dependientes del pH (véase más arriba) pueden convertirse en propiedades de gelificación sensibles a la temperatura. En el año 2000, Chenite fue la primera en diseñar un sistema de administración de fármacos basado en hidrogeles de quitosano sensibles a la temperatura, utilizando quitosano y β-glicerofosfato. Este nuevo sistema puede permanecer en estado líquido a temperatura ambiente, mientras que se gelifica al aumentar la temperatura por encima de la temperatura fisiológica (37  °C). Las sales de fosfato provocan un comportamiento particular en las soluciones de quitosano, lo que permite que estas soluciones permanezcan solubles en el rango de pH fisiológico (pH  7) y se gelifiquen únicamente a la temperatura corporal. Cuando la solución líquida de quitosano-glicerofosfato, que contiene el fármaco, ingresa al cuerpo mediante una inyección con jeringa, se convierte en un gel insoluble en agua a 37  °C. Las partículas del fármaco atrapadas entre las cadenas del hidrogel se liberarán gradualmente. [ 86 ]

Investigación

El quitosano y sus derivados se han desarrollado por su potencial uso en nanomateriales , bioadhesivos , materiales para apósitos para heridas , [ 3 ] [ 41 ] sistemas de administración de fármacos , recubrimientos entéricos y en dispositivos médicos . [ 3 ] [ 4 ] [ 87 ] Por ejemplo, las nanopartículas de quitosano producidas utilizando tripolifosfato de sodio como agente reticulante son lo suficientemente estables y biocompatibles como para ser utilizadas como materiales de administración de fármacos. [ 88 ]

Bioimpresión

Objetos hechos de quitosano [ 89 ]

Los materiales bioinspirados , un concepto de fabricación inspirado en el nácar natural , el caparazón de los camarones o las cutículas de los insectos , [ 90 ] [ 91 ] [ 92 ] han llevado al desarrollo de métodos de bioimpresión para fabricar objetos de consumo a gran escala utilizando quitosano. [ 93 ] [ 94 ] Este método se basa en replicar la disposición molecular del quitosano de materiales naturales en métodos de fabricación, como el moldeo por inyección o el moldeo por fundición . [ 95 ] Una vez desechados, los objetos construidos con quitosano son biodegradables y no tóxicos . [ 96 ] El método se utiliza para diseñar y bioimprimir órganos o tejidos humanos . [ 97 ] [ 98 ]

Los objetos de quitosano pigmentado pueden reciclarse, [ 99 ] con la opción de reintroducir o desechar el tinte en cada etapa del reciclaje, lo que permite la reutilización del polímero independientemente de los colorantes. [ 100 ] [ 101 ] A diferencia de otros bioplásticos de origen vegetal (por ejemplo, celulosa , almidón ), las principales fuentes naturales de quitosano provienen de entornos marinos y no compiten por la tierra ni por otros recursos humanos. [ 89 ] [ 102 ]

La bioimpresión 3D de andamios para ingeniería de tejidos, destinados a la creación de tejidos y órganos artificiales, es otra aplicación en la que el quitosano ha ganado popularidad. El quitosano posee alta biocompatibilidad , biodegradabilidad y actividades antimicrobianas , hemostáticas , cicatrizantes e inmunomoduladoras, lo que lo hace idóneo para la fabricación de tejidos artificiales. [ 4 ] [ 103 ] [ 104 ]

pérdida de peso

El quitosano se comercializa en forma de comprimidos como un "aglutinante de grasas". [ 105 ] Aunque se ha evaluado el efecto del quitosano en la reducción del colesterol y el peso corporal, el efecto parece tener poca o ninguna importancia clínica. [ 106 ] [ 107 ] Revisiones de 2016 y 2008 no encontraron ningún efecto significativo ni justificación para que las personas con sobrepeso utilicen suplementos de quitosano. [ 106 ] [ 108 ] En 2015, la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU . emitió una advertencia pública sobre los minoristas de suplementos que hacían afirmaciones exageradas sobre el supuesto beneficio de pérdida de peso de varios productos. [ 109 ]

Envases de alimentos

Un buen material de envasado de alimentos debe ser capaz de impedir el paso de microbios (para prevenir el deterioro y las enfermedades transmitidas por los alimentos) y evitar la entrada de oxígeno (para prevenir la rancidez). Dependiendo del producto, también puede ser deseable impedir el paso del vapor de agua (para mantener la frescura o la humedad), bloquear la luz y los rayos ultravioleta, y/o ser resistente a la manipulación brusca. Los materiales plásticos clásicos cumplen estos criterios, pero no son biodegradables y generan un problema de residuos. Entre las opciones biodegradables, las películas de quitosano y las películas compuestas de quitosano son las que más se acercan a cumplir todos estos objetivos. El quitosano también posee una actividad antimicrobiana intrínseca, lo que podría proporcionar una línea de defensa adicional contra los microbios. [ 110 ]

electrolito de la batería

El quitosano se está investigando como electrolito para baterías recargables con buen rendimiento y bajo impacto ambiental debido a su rápida biodegradabilidad , dejando zinc reciclable . El electrolito tiene una excelente estabilidad física hasta 50  °C, estabilidad electroquímica hasta 2  V con electrodos de zinc y permite las reacciones redox involucradas en el sistema alcalino Zn-MnO₂. A partir de 2022Los resultados fueron prometedores, pero la batería necesitaba ser probada a mayor escala y en condiciones de uso reales. [ 111 ] [ 112 ] [ 113 ]

Referencias

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  • Proyecto de investigación internacional Nano3Bio , centrado en la producción biotecnológica a medida de quitosanos (financiado por la Unión Europea).