revisinLa quitina Investigacin RevisitedFeisal Khoushab y
Montarop Yamabhai *Escuela de Biotecnologa, Suranaree Universidad
de Tecnologa de Nakhon Ratchasima, 30000, Tailandia; E-Mail:
[email protected]* Autor a quien debe dirigirse la
correspondencia; E-Mail: [email protected]; Tel .: +
66-44-224152-4; Fax: + 66-44-224150.Recibido: 02 de mayo 2010; en
forma revisada: 24 Mayo 2010 / Aceptado: 08 de junio 2010 /
Publicado: 28 de junio 2010Resumen: Dos siglos despus del
descubrimiento de la quitina, es ampliamente aceptado que este
biopolmero es un biomaterial importante en muchos aspectos.
Numerosos estudios sobre la quitina se han centrado en sus
aplicaciones biomdicas. En esta revisin, los diversos aspectos de
la investigacin quitina incluyendo fuentes, estructura, biosntesis,
enzima quitinoltica, protena de unin a quitina, enfoque de la
ingeniera gentica para producir quitina, quitina yIntroduccinLa
quitina es uno de los ms abundantes biopolmero renovable en la
tierra que se puede obtener como un biopolmero renovable barato de
fuentes marinas [1]. Es biocompatible, biodegradable y
bioabsorbible, con propiedades antibacterianas y habilidades de
curacin de heridas y baja inmunogenicidad; por lo tanto, ha habido
muchos informes sobre sus aplicaciones biomdicas [2]. En
consecuencia, se ha informado de una gama muy amplia de
aplicaciones en diferentes campos como la tecnologa de los
alimentos, la ciencia de materiales, la microbiologa, la
agricultura, el tratamiento de aguas residuales, sistemas de
administracin de medicamentos, la ingeniera de tejidos,
bionanotecnologa.Henri Braconnot, un profesor francs de la historia
natural, descubri quitina en 1811 tras el descubrimiento de un
-material particularmente resistente a chemicals habitual por A.
Hachett, un cientfico Ingls en 1799, y en 1843 Lassaigne demostr la
presencia de nitrgeno en la quitina [ 3]. El nombre de Henri
Braconnot de quitina fue fungine. En 1823, Odier encontr el mismo
material en los insectos y las plantas y la evolucin, y una amplia
gama de aplicaciones en biotecnologa y nanotecnologa se
tratarn.Palabras clave: quitina; quitosano; chito-oligosacridos;
solicitud; nanotecnologa; biotecnologa; nanobiotecnologaquitina
[4]. Dado que todos los materiales a base de quitina son derivados
de la quitina, en este documento la palabra quitina se utiliza
generalmente para describir tanto la quitina y sus derivados a
menos que se indique lo contrario en el texto.2. FuenteLa quitina,
un poli-beta-1,4-N-acetilglucosamina (GlcNAc), es el principal
componente de los exoesqueletos de artrpodos, los tendones y los
revestimientos de su respiratorio, excretor y sistemas digestivos
[5,6]. Tambin se encuentra en el material reflectante
(iridophores), tanto en la epidermis y los ojos de los artrpodos y
los cefalpodos (Filo: Mollusca) [6]. La quitina es tambin un
componente importante de la pared celular de los hongos [7]. Por
otra parte, existe un informe - sobre la base de la unin de la
lectina, endo-quitinasa de unin y estudios de degradacin enzimtica
- que la cutcula de la epidermis de un vertebrado llamado
Paralipophrys trigloides (FISH) es quitinoso [8]. Por lo tanto, la
quitina no slo es un componente esencial de los invertebrados, pero
tambin puede estar presente en los vertebrados. A diferencia de la
celulosa, la quitina puede ser una fuente de nitrgeno as como
carbono (C: N = 8: 1) [9].3. EstructuraLa quitina contiene 6-7% de
nitrgeno y en su forma desacetilada, chitosan contiene 7-9,5% de
nitrgeno. En quitosano, entre el 60 y el 80% de los grupos acetilo
disponibles en quitina se eliminan [10]. Hay tres formas de
quitina: , , y quitina. La forma , que se obtiene principalmente de
cangrejo y camarones conchas, se distribuye ampliamente. Tanto y
quitina / quitosano estn disponibles comercialmente. Las cadenas
-quitina estn alineados de manera anti-paralelo. La disposicin
anti-paralelo en -quitina da lugar a una fuerte unin de hidrgeno y,
por consiguiente hace que sea ms estable [11]. La forma obtenido
principalmente de moluscos tales como calamares, est dispuesto en
paralelo, mientras que la forma- contiene dos hebras paralelas y
una anti-paralelas de quitina [12]. La conversin de la -forma a la
forma es posible, pero no a la inversa [13-15]. quitina se puede
convertir en quitina mediante tratamiento con tiocianato de litio
[16].La quitina es insoluble en agua debido a sus enlaces de
hidrgeno intermoleculares [17]. Pero derivados chitinbased solubles
en agua tales como quitina carboximetil quitosano o se pueden
obtener. Una de sus caractersticas ms importantes es la capacidad
(flexibilidad) que se forma en diferentes formas, tales como
fibras, hidrogeles, perlas, esponjas, y membranas [18]. El origen
de la quitina afecta a su cristalinidad, la pureza, la disposicin
cadena de polmero, y dicta sus propiedades [19].4. La quitina
biosntesisBiosntesis de quitina se ha estudiado en una gran
variedad de organismos. La enzima para esta sntesis se llama
quitina sintasa (CS). Tres CSs se han encontrado en Saccharomyces
cerevisiae: CS , CS , y CS . Ellos son diferentes entre s en
trminos de funcin y la actividad cataltica. La mayor parte de la
quitina se sintetiza por CS [20]. Hongos CS se agrupan en dos
familias y cinco clases [21]. Hay dos genes CS en los insectos
[22,23]. Los nematodos poseen dos genes de la sintasa de quitina,
que se expresan diferencialmente [24]. Por lo tanto, parece que hay
especializacin entre sintasas de quitina en diferentes organismos
donde diferentes enzimas llevan a cabo diferentes funciones.
Utilizar CSSUDP-N-acetilglucosamina como sustrato para producir
fibrillas de quitina [25]. Esto fue demostrado en un experimento
realizado en Mucor rouxii [26]. Los genomas de algunos
chloroviruses contener un gen de quitina sintasa (CS). Al
introducir el gen de CVK2 chlorovirus en clulas de Chlorella, un
alga que no posee un gen de la sintasa de quitina, este
microorganismo podra ser diseada para producir quitina [27].Varias
enzimas, denominadas DG, se han aislado de los embriones de Xenopus
laevis que se expresan diferencialmente durante la fase de
gastrulacin. Una de estas enzimas es DG42. Se expresa de
midblastula hasta el final de las etapas neuralation. DG42
sintetiza un oligosacrido quitina-Nod similares. Nod es la enzima
responsable de la produccin chito-oligosacrido en Rhizobium [28].
Parece que mientras que esta enzima se expresa durante la
embriognesis temprana la cantidad de cido hialurnico (HA) aumenta.
Se ha sugerido que los oligosacridos de quitina estn presentes en
los extremos reductores de las cadenas de HA. Por lo tanto, se ha
propuesto que la quitina oligosacrido producido por esta enzima
acta como un cebador para la sntesis de HA. Homlogos de DG42 se han
encontrado en el pez cebra y ratones [29,30]. Tambin sintetizan-Nod
como quitina oligosacrido durante la embriognesis temprana. Sin
embargo, hay controversia sobre la DG son quitina sintasa o
hialuronano sintasa. Desde DG42 se ha aislado de ranas, peces cebra
y lo ms importante los ratones, se necesitan ms estudios para
investigar si esta enzima es generalizada en todo mamferos,
incluidos los seres humanos, y si las Direcciones Generales se
muestra para sintetizar la quitina en los animales, el papel de
chito-oligosacridos en el desarrollo embrionario se debe investigar
ms.5. quitinolticas EnzimasLas quitinasas, que hidrolizan la
quitina, estn presentes en una amplia gama de organismos,
incluyendo virus [31], bacterias [32], hongos [33], insectos [34],
las plantas superiores [35,36], y los mamferos [37]. La mayora de
los organismos (bacterias, plantas e insectos) tienen grandes
familias de quitinasas con funciones distintas, incluyendo la
digestin, la rotacin de la cutcula, y la diferenciacin celular.
Basado en la secuencia de aminocidos similitud que se pueden
agrupar en familias de glicosilo hidrolasa (GH) 18 y 19, que son
estructuralmente no relacionado. El mecanismo cataltico de la
familia 18 quitinasas implica catlisis sustrato asistida, que
conserva la configuracin anomrica del producto [38]. Ellos son
ubicuos con un (alfa / beta) estructura de pliegues 8-barril en el
dominio cataltico [39]. Familia 19, glicosilhidrolasas, comparten
un dominio cataltico homlogo. Se trata principalmente de hlices
alfa. Su mecanismo cataltico es un mecanismo cido-base general de
que invierte la configuracin anomrica del residuo GlcNAc
hidrolizada [38]. Familia 19 quitinasas su mayora han sido
identificados en las plantas [40]. Tanto GH 18 y 19 quitinasas
tienen pptidos seal, lo que indica que las enzimas son secretadas y
la funcin fuera de las clulas.Familia 18 de glicosilhidrolasas
incluye quitinasas activos y protenas-quitinasa inactivos o
chito-lectinas, que carecen de quitina endgeno y se han encontrado
ampliamente en los mamferos [41]. Recientes anlisis genmico
comparativo de abordar la historia evolutiva de la familia GH18
multiproteico desde los primeros eucariotas a los mamferos, revel
que la quitinasa GH18 involucrado en una interfaz emergente de la
inmunidad innata y adaptativa durante la historia temprana de los
vertebrados [41]. Chito-lectinas estn inactivas debido a la falta
de algunos residuos crticos en sus sitios catalticos. Varias de
estas protenas-quitinasa han sido identificados como oviductin o
oviducto especfica glicoprotena [42], YKL-39 [43], HC gp39 y YKL-40
[44-46] en humanos, YM1 [47], YM2 [ 48], ECFL [49], la protena de
regresin de mama 39 (BRP39) [50] en ratones, y gp38K [51] en los
cerdos. Sus funciones son desconocidos, sin embargo, se especula
que pueden estar involucrados en la fertilizacin [52], la
quimiotaxis [49], y la remodelacin tisular [53]. Adems de estos
quitinasas inactivos, dos quitinasas activas se han encontrado en
los seres humanos, estos son chitotriosidase [54] y la quitinasa
cida de mamferos (AMCase) [55]. Quitotriosidasa puede cortar tanto
oligmero de quitina y quitina coloidal; su pH ptimo es amplio, y es
secretada principalmente de macrfagos [56]. AMCase es activa en pH
cido, se expresa principalmente en el estmago y pulmn, su gen tiene
11 exones y est situado en el cromosoma 1 [57]. Curiosamente, las
protenas que contienen Glyco_18 se establecen biomarcadores para
enfermedades humanas, y las dos quitinasas humanos y protenas
quitinasa como se han utilizado como indicadores de la inflamacin y
el cncer [58].Quitinasas bacterianas pertenecen a la familia GH18
tanto y 19. La mayor parte de sus estudios de estructura-funcin
procedan de los estudios de los enzimas de Serratia marcescens
[59-61], B. circulans [62-67], y Vibrio spp. [68-70].Recientemente,
quitinasas han ganado inters en diferentes aplicaciones
biotecnolgicas, debido a su capacidad para degradar la quitina en
la pared celular de hongos e insectos exoesqueleto, que conduce a
su uso como agentes antimicrobianos o insecticidas. [71-73]. Otra
aplicacin interesante de quitinasa es para la bioconversin de la
quitina, un biomaterial barato, en productos activos farmacolgicos,
a saber, N-acetilglucosamina y quito-oligosacridos [74-76].
Produccin de derivados de quitina con enzimas adecuadas es ms
apropiado para sostener el medio ambiente que el uso de reacciones
qumicas [77]. Otras aplicaciones interesantes incluyen la
preparacin de protoplastos a partir de hongos filamentosos [75], el
control biolgico de insectos y mosquitos, as como la produccin de
protena unicelular [75,76]. Por lo tanto, ha habido muchos informes
sobre la clonacin, expresin y caracterizacin de las quitinasas de
diversos organismos, incluyendo bacterias, hongos, plantas y
animales [75,78-80].6. Las protenas quitina EncuadernacinKawabata
et al.identified una molcula, llamada tachycitin, de hemocitos de
un cangrejo de herradura, con actividad de unin a quitina. Esta
pequea molcula isa que es de 73 residuos de largo y posee cinco
puentes disulfuro [81]. Una protena importante en el quiste-quitina
amurallada de protozoo Entamoeba histolytica tambin contiene
dominios de unin a quitina. Esta protena es una lectina llamado
EiJacob1 [82]. Adems, una lectina de unin a quitina se ha aislado
de ortiga Rizomas [83]. Varios genes que codifican protenas con
dominios de unin de quitina de los artrpodos han sido identificados
por el conjunto de anlisis de la secuencia del genoma [84]. Dos
protenas con dominios de unin a quitina han sido identificados a
partir de gusanos de seda, Bombyx mori [85]. Adems, se ha
demostrado que Tribolium castaneum, escarabajo rojo de la harina,
contiene genes que codifican protenas Peritrophin dominios de unin
a quitina [86] A-tipo.Protenas de unin a quitina tambin se han
aislado a partir de plantas. Pertenecen a la superfamilia de
lectina y son secretadas por las plantas como una parte de su
sistema de defensa [87]. La mayor parte de las protenas de unin a
quitina planta tienen un motivo conservado, llamado havein dominio
o la quitina de dominio [88] vinculante.Una protena de unin a
quitina con actividad antifngica se ha aislado y caracterizado a
partir de Streptomyces tendae T901. Esta protena se une a la
superficie de las conidias germinadas y las puntas de crecimiento
de las hifas, cambiando la polaridad del crecimiento de los hongos
[89]. Otros organismos en los que la quitina protenas de unin se
han identificado incluyen gusano cornudo batata, convolvuli Agrius
[90], Amaranthus caudatus [91], el Ginkgo biloba [92], y reticuli
Streptomyces [93]. Hay un motivo conservado, conocido como consenso
motivo RR en las protenas de los artrpodos cuticulares, que junto
con sus formas extendidas, son considerados como vinculantes
quitina motivos [84,94,95].Varios microorganismos quitinolticas han
demostrado producir protenas accesorias no hidrolticas que aumentan
la eficiencia de la enzima [96], tales como las Serratia marcescens
bacteria Gram-negativa del suelo, que utiliza tres diferentes
familia 18 quitinasas para degradar la quitina. Se ha informado de
que una pequea protena no cataltico, CBP21, que se une al sustrato
cristalino insoluble, dando lugar a cambios estructurales en el
sustrato y el aumento de la accesibilidad del sustrato, se requiere
para la degradacin de la quitina eficiente [97].7. Ingeniera
Gentica Enfoque para producir quitinaEs difcil obtener hidratos de
carbono puros, especialmente quitina, a travs de tcnicas
convencionales. Las clulas bacterianas han sido diseados en un
esfuerzo para superar este problema [98]. E. coli ha sido diseado
para producir quitobiosa. Este mtodo se aprovech de NodC, que es
una sintasa chito-oligosacrido, y quitinasa ingeniera gentica para
hacer una fbrica de clulas con la capacidad de producir
quito-oligosacridos [99]. Recombinantes quito-oligosacridos tambin
se han obtenido utilizando clulas de E. coli que expresaban nodC o
genes nodBC [100]. Al expresar diferentes combinaciones de genes
nod en E. coli, O-acetilado y sulfatado chito-oligosacridos se han
producido [101].8. La quitina y EvolucinHay varios informes que
indican que la quitina juega un papel no slo en esos organismos en
los que se espera que su papel, tales como en los hongos y
crustceos, pero tambin en otros organismos. Se ha demostrado que
Rhizobia-median ndulos que fijan el nitrgeno poseen una molcula de
seal necesaria para el proceso de nodulacin raz denominado
oligosacrido-lipo quitina, que comprende un ligado
-1,4-N-acetilglucosamina (GlcNAc) tetra- o penta-sacrido [28102].
N-acetilglucosamina se ha informado a desempear un papel durante el
desarrollo de los moldes as como [103].La presencia de compuestos
que contienen GlcNAc-intracelulares y extracelulares, en las formas
de N-glucanos y glicanos intracelulares, indica el papel de quitina
y sus derivados desde un punto de vista [104] evolutivo. Encontrar
un papel para la quitina derivados en los animales fue un
descubrimiento importante. Semino et al. (1997) demostr la
importancia de los oligosacridos de quitina en la embriognesis del
pez cebra y la carpa [105]. GlcNAc que contiene musculares molculas
de superficie celular se han demostrado que poseen la capacidad
para guiar neuritas travs de la matriz extracelular [106]. Se ha
informado de que la adicin de GlcNAc unida a O (O-GlcNAc) a las
protenas en el ncleo y el citoplasma es diferente de la clsica
O-glicosilacin de las vas secretoras [107]. Este reversible
modificacin post-traduccional [108] modifica residuos de serina y
treonina [109] y parece jugar un papel importante en la apoptosis
[110], la sealizacin de la muerte de embriones de ratn clula
neuroepitelial [111], trastornos neurodegenerativos [112], la
transduccin de seales [ 113114], la plasticidad sinptica [115], la
transcripcin y la traduccin [116,117], la estabilidad de las
protenas diana [118], la funcin proteasomal [119], el cncer [120],
diabetes [121], la localizacin subcelular [122], y el transporte
nuclear [ 123]. O-GlcNAc tambin es importante en el cardiovascular
[124], y el sistema inmunolgico [125]. Teniendo en cuenta el hecho
mencionado en la parte 4 sobre el papel de la sintasa de quitina y
quitina-oligmero en ratones, que est cerca de la especie humana, y
que los seres humanos tienen genes de quitinasa, no sera
sorprendente que los futuros estudios encontraron una o ms
funciones para los materiales de quitina en los seres humanos en
algn momento de la evolucin humana y / o el desarrollo
embrionario.9. Aplicaciones9.1. InmunologaLa propiedad clave de los
productos derivados de la quitina para su aplicacin en diversas
aplicaciones biomdicas es el efecto inmuno-modulacin [126127]. Se
han reportado varios mecanismos de actividad inmuno-mejora de la
quitina y sus derivados. Por ejemplo, el quitosano exhibi la
capacidad para aumentar la produccin de NO a partir de macrfagos en
presencia de interfern- (IFN-) a travs de la va de sealizacin NF-kB
[128]. Adems, Minami et al. (1998) encontraron que la quitina y el
quitosano afectados componentes C3 y C5 de sistema del complemento
y lleg a la conclusin de que el sistema del complemento se activa
por quitina y quitosano a travs de la va alternativa. Despus de
activar el complemento, C5a es producido seguido por un aumento de
la migracin de los polimorfonucleares (PMN) al tejido lesionado.
Esta es una reaccin inflamatoria normal, pero en presencia de
quitina y quitosano, no hay sntomas inflamatorios, tales como
eritema, elevacin de la temperatura y la formacin de abscesos
[129]. La intensidad del complemento [129] y macrfagos [130] de
activacin de la quitina es menos de quitosano; Por lo tanto, la
quitina es ms biocompatible.9.2. Hemostasia y la cicatrizacin de
heridasLa hemostasia por coagulacin de la sangre es un paso
importante para la cicatrizacin de heridas. Los principales
componentes celulares en la coagulacin de la sangre son plaquetas.
Se ha demostrado que el quitosn tiene un efecto hemosttico [131].
Okamoto Y. et al.reported que la quitina es un agente eficaz para
el mantenimiento de la hemostasia a travs de la agregacin de las
plaquetas, y sugiri que el efecto de la quitina y el quitosano es
debido a las propiedades fsicas y qumicas de estos biopolmeros,
especialmente sus grupos amino [132]. Shelma et al. (2008)
desarrollaron una pelcula compuesta utilizando quitosano y quitina.
Utilizaron quitina nano-fibra para mejorar la fuerza y la
elasticidad [133] a la traccin del material compuesto. Mi et
al.designed una membrana asimtrica quitosano con la capacidad para
proteger la piel mediante la prevencin de la invasin bacteriana y
detener la evaporacin del agua de la piel, dos factores importantes
para vestir piel herida [134135]. Un vendaje de acetato de
quitosano ha demostrado tener una buena actividad antibacteriana
cuando se aplica a la piel quemada contaminado con P. aeruginosa
[136].9.3. Andamio para la regeneracin del tejidoLa quitina y sus
derivados se han usado como andamios para el hueso y otra
regeneracin de tejido natural [137], as como por el cual la
formacin de estructuras en tres dimensiones de los tejidos son
soportados [138]. Si bien la bsqueda de un buen material para un
buen andamiaje, hay por lo menos cuatro factores importantes que
deben tenerse en cuenta: (1) la capacidad para formar la matriz
temporal, (2) la capacidad para formar la estructura porosa para
que el tejido crezca, (3) biodegradabilidad, y finalmente (4)
subproductos no txicos de la digestin [139140]. Por lo tanto, ni
las propiedades fsicas ni biolgicos de tales biomateriales deben
ser ignorados [137] .Chitin y sus derivados se han demostrado
poseer estos criterios.9.4. Neuro-Tubes Regeneracin Nerviosa
guiadaBasado en el hecho de que la quitina tiene una alta
resistencia mecnica en condiciones fisiolgicas (baja para
quitosano) quitina tiene el potencial para ser un buen canal de gua
del nervio. Ferier et al.used este hecho e hizo tubos de quitina
que podran apoyar la adhesin de las clulas nerviosas y la extensin
de axones [130]. En una investigacin relacionada con la regeneracin
del nervio, se demostr que los conejos con la exposicin del nervio
peroneo comn aplastado mejor mejora en la regeneracin nerviosa
perifrica en presencia de chitooligosaccharide. Como resultado,
chito-oligosacrido se puede utilizar como material de
neuroprotector con una capacidad para mejorar la regeneracin del
nervio perifrico lesionado [141].9.5. Controlar el colesterol de la
sangreLa quitina y el quitosano se encuentran entre los candidatos
a la batalla de la obesidad y la hipercolesterolemia. Se ha
informado de que pueden reducir la cantidad de colesterol en ratas
[142]. Se han propuesto varios mecanismos para explicar este
fenmeno. Una de ellas es a travs de la interaccin electrosttica
entre lpidos y aminopolisacridos [143]. La quitina se une a los
lpidos (colesterol) micelas e inhibe su absorcin. Otro mecanismo
propuesto est aumentando la excrecin de cidos biliares por el cual
la cantidad de materia fecal de grasa aumenta [144]. Ratones de
alimentacin con quitosano mostraron efectos hipocolesterolmicos.
Parece que el mecanismo del efecto reductor del colesterol de
quitosano es a travs de la supresin de la ingesta de alimentos
[145]. El efecto hipocolesterolmico de quitosano tambin se ha
encontrado en los seres humanos. Cuando / da fue dado de quitosano
3-6 g en la dieta para ocho hombres sanos, el colesterol total en
suero disminuy significativamente, y cuando se detuvo la ingestin,
el valor aument hasta el nivel de antes de la ingestin. El
colesterol propuesto la reduccin de mecanismo de quitosano fue que
combina los cidos biliares en el tracto digestivo, y las excreta en
las heces, disminuyendo as la reabsorcin de los cidos biliares, de
modo que la piscina colesterol en el cuerpo y se redujo el nivel de
colesterol en suero en consecuencia disminuido [146].9.6. Los
portadores de liberacin de frmacosEs importante para un vehculo de
administracin de frmaco que se elimina de manera eficiente despus
de la administracin de frmacos. En otras palabras, no deben
acumular en el cuerpo ni debe ser txico [147]. Derivados de quitina
tales como N-succinil-quitosano [148], carboximetil quitina [147],
hidrogel de quitosano [149], y hidroxietil quitina [150] se han
demostrado que poseen tales caractersticas.El quitosano en forma de
estructuras coloidales pueden atrapar macromolculas por diversos
mecanismos. Estas macromolculas asociadas se ha demostrado que el
transporte a travs de la mucosa y el epitelio de manera ms
eficiente [151]. Quitosano catinico en combinacin con otros
polmeros naturales se ha demostrado para mejorar la eficiencia de
la encapsulacin del frmaco de los liposomas a travs de la tcnica de
capa por capa (LBL) auto-ensamblaje [152]. Las nanopartculas hechas
de quitosano en asociacin con xido de polietileno se han usado como
protena transportadora [153]. Por otra parte, un sistema de
suministro oral ha sido desarrollado mediante el uso de quitosano y
tripolifosfato. En este sistema, las partculas nano micro y fueron
atrapados en cuentas hechas de quitosano en solucin de
tripolifosfato [154].
9.7. AntioxidanteEl equilibrio entre la formacin de oxidante y
de defensa antioxidante en los sistemas biolgicos es importante con
el fin de evitar la oxidacin de biomolculas. La actividad de
oxidacin ms alto en las clulas, lo que conduce a un mayor potencial
de lesin celular, es la causa del cncer, la artritis, la
neurodegeneracin, y el envejecimiento [155]. La quitina y sus
derivados se han reportado que tienen propiedades antioxidantes
[156], por lo tanto, efectos preventivos sobre diversas
enfermedades.La quitina que se ha modificado qumicamente para
obtener aminoetil-quitina, mostr actividad antioxidante contra los
radicales libres, tales como 1,1-difenil-2-picrilhidrazil (DPPH),
hidroxilo, superxido, y peroxilo [157]. Adems, la actividad
antioxidante de hetero-quitosano se ha demostrado que depender de
su grado de desacetilacin y la concentracin [158]. Parece que los
grupos amino libres juegan un papel importante en la actividad
antioxidante de los materiales quitinosos [159]. El mecanismo
propuesto detrs de esta actividad es que los radicales libres
reaccionan con los grupos NH2 y estos grupos absorben iones de
hidrgeno de la solucin para producir grupos NH3 [160].9.8.
Actividad AntimicrobianaActividades antifngicas y antibacterianas
de productos chitinous se han demostrado en varios artculos. Por
ejemplo, S. Bautista-Baos et al.reported la actividad antifngica
del quitosano contra Colletotrichum gloeosporioides, que causa la
antracnosis en papaya [161]. El quitosano se ha informado que
poseen la capacidad antibacteriana contra E. coli a travs de la
reticulacin entre quitosano (como un catin) y aniones sobre la
superficie de E. coli [162]. Se ha demostrado que el caldo de
cultivo de Bacillus subtilis cultivadas en la presencia de
exposiciones de quitina actividad antifngica sobre patgenos
Fusarium oxysporum, lo que indica que se puede utilizar como un
agente de control biolgico [163]. Adems, la solucin de quitosano se
ha demostrado que inhibe el crecimiento de Xanthomonas sp., Que es
patgeno para Euphorbia pulcherrima [164].El mecanismo de la
actividad antifngica y antimicrobiana de quitina y sus derivados
todava no se ha descubierto totalmente. De hecho, hay varios
mecanismos propuestos. Uno de ellos es la capacidad de quitina y
sus derivados para activar los mecanismos de defensa de los
organismos husped [165], tales como la induccin de la acumulacin de
quitinasas y otras protenas relacionadas con la patognesis [165].
Otra es la fuga en la pared celular de las bacterias debido a la
interaccin entre las molculas de quitosano con carga positiva y la
superficie cargada negativamente de las bacterias [166].9.9. Gene
TherapySer capaz de entregar una gran pieza de ADN juega un papel
importante en la terapia gnica. El vehculo debe ser seguro, con
baja inmunogenicidad. Vectores pueden Una de las compaas estn
utilizando-virales no ser lo suficientemente seguro para las clulas
dirigidas a [167]. Derivados catinicos de quitina se utilizan para
servir a este propsito [159]. Quitosano galactosilado se ha
injertado a dextrano para hacer un ADN portador especfico de hgado
[168]. Otro grupo ha sintetizado vehculo de liberacin de
nanoesferas por inducida por la sal compleja coacervacin de cDNA y
quitosano [169]. El quitosano puede condensar ADN y forma pequeas
partculas discretas en condiciones particulares; por lo tanto,
tiene muchas aplicaciones potenciales para la administracin de
genes [170].9.10. Tecnologa de los AlimentosConservantes qumicos
pueden ser sustituidos por otros a base de quitina. Las ventajas
son dobles. En primer lugar, los materiales quitinosos son ms
seguros, y segundo, con su actividad antimicrobiana; que pueden
proteger los productos alimenticios contra la invasin microbiana.
Pelculas a base de quitosano se han desarrollado para servir a este
propsito [171]. Tambin se ha aplicado para mejorar la preservacin
de la carne procesada-envasados al vaco y podra retrasar el
crecimiento de Entrobacteriaceae, que son bacterias indgenas en los
productos alimenticios [172]. Parece que esta actividad
antibacteriana se debe a la carga positiva del grupo amino C2 en
glucosamina, monmero de quitosano. Esta carga positiva interacta
con la membrana celular microbiana cargada negativamente y conduce
a fugas de los constituyentes intracelulares de los microorganismos
[173].9.11. AgriculturaOligosacridos de quitina han sido demostrado
que desempean un papel importante en los mecanismos de defensa de
las plantas contra la invasin microbiana [174]. Tambin podran
promover zanahoria somtica supervivencia embriones [175].
Fragmentos de quitina pueden desensibilizar el sistema de percepcin
de tomate, que puede conducir a la mejora del mecanismo de defensa
en las clulas de tomate [176]. La quitina en la forma de
lipo-quitina puede inducir la formacin de ndulos en la raz de la
soja [177]. El arroz es otra planta importante en el que se ha
demostrado que los fragmentos de quitina para reforzar el sistema
de defensa [178,179].9.12. Bio-NanotecnologaBio-nanotecnologa, un
matrimonio entre la biologa y la nanotecnologa, es un campo
emergente. A travs de enfoques y estrategias biomimticos, muchos
micro / nanosistemas pueden ser producidos. El quitosano se ha
utilizado para inmovilizar y el patrn de biomolculas en las
superficies microfabricados [180]. Un mtodo fotolitogrfico se ha
aplicado a integrar quitosano a las micro y nanoestructuras, que es
un paso importante para la fabricacin de sistemas
micro-electromecnicos bioinspiradas [181]. Litografa de
nanoimpresin se utiliz para la micro y nano-patrn quitosano [182].
Este micro / nanoestampacin permite a los investigadores utilizar
quitosano para aplicaciones bionanotecnologa como nanobiodevices.
Chitiosan ha sido recientemente utilizado en la preparacin de
nanocpsulas de carbono graftico, carburo de tungsteno y carburos de
tungsteno / compuestos de carbono de grafito [183]. En este
sistema, despus de la preparacin de los precursores de iones de
quitosano y metal, eran carbonizado. El sistema se puede regular
cambiando el tipo y / o la relacin del metal [183]. Whiskers de
quitina se han utilizado para reforzar nanocompuestos. Parece que
esta capacidad depende principalmente de los bigotes de quitina que
son capaces de formar redes de 3D. Cualquier modificacin por la que
esta red se interrumpe resultados en la reduccin o la prdida de
esta capacidad [184].9.13. Condensador y electrolitosCondensadores
elctricos de doble capa estn siendo utilizados como memoria de
respaldo herramientas y la tecnologa de almacenamiento de energa.
Los electrolitos utilizados en estos condensadores deben tener una
baja resistencia interna y alta capacitancia. Hay dos tipos de
electrolitos; acuoso y no acuoso. Electrolitos acuosos tienen una
alta conductividad elctrica [185]. KOH y H2SO4, que estn siendo
utilizados para hacer electrolitos acuosos, son base fuerte y cido,
y por lo tanto son peligrosos y difciles de manejar. Es importante
tener electrolitos acuosos menos txicos o no txicos que son
estables y presentan una buena conductividad y baja resistencia.
Yamazaki et al.made un gel utilizando una mezcla de celulosa,
quitina, y H2SO4, que tiene todas las caractersticas mencionadas,
as como la capacidad de descarga de alta carga [186].9.14. Metales
pesados y otros contaminantes de eliminacinEl amplio uso de metales
pesados en la industria ha causado y sigue causando graves y
generalizados problemas de salud. Es importante eliminar estos
metales del medio ambiente. Varios estudios han informado de la
capacidad de la quitina y el quitosano para realizar esta tarea.
Por ejemplo, la absorcin de Cu (II) y Cr (VI) [187], Fe [188], y Pb
(II) iones en un medio acuoso [189]. Fosfato de quitina podra
absorber de uranio en presencia de solucin de carbonato de sodio
[187]. Resinas quelantes basados en quitosano han sido
desarrollados para absorber el mercurio [190], Ti (IV), V (V), Mo
(VI) [191], W (VI), U (VI) [192], Ag en medio acutico [193], Cd,
Ni, V, Ga, Sc, In, y Th [194]. La quitina y el quitosano han
demostrado tener la capacidad de eliminacin de cobre, lo que podra
ayudar a la obtencin de aceite diesel ms estable [195]. Tambin han
sido probados con xito para la adsorcin de los contaminantes
orgnicos [196].9.15. Materiales inteligentes o compositesMateriales
quitinosos se han utilizado para crear materiales o materiales
compuestos inteligentes o inteligentes. Estos sistemas pueden
responder a cambios ambientales. Muestran su funcionalidad con la
adicin o eliminacin de la estimulacin. Estos materiales
inteligentes o inteligentes son ideales en sistemas integrados o
mixta compuesta de materiales. Materiales con memoria de forma son
un grupo de tales materiales [197]. Como es obvio a partir del
nombre, los materiales con memoria de forma pueden recordar y
recuperar su forma original despus de la eliminacin del estmulo.
Este fenmeno es debido a que estn equipadas con estmulo adecuado
interruptores moleculares sensibles. Entre estos materiales con
memoria de forma, poliuretanos estn ganando ms atencin. Esto es
debido a su efecto de memoria buena forma a temperatura ambiente,
as como su bajo costo. Pero poliuretanos con memoria de forma no
pueden soportar repetidos cambios en la memoria de forma, y la
retencin disminuir al aumentar el nmero de ciclos de memoria de
forma; En consecuencia, los materiales con memoria de forma de
poliuretano a base de quitina se han desarrollado para superar
estos problemas [198].9.16. Produccin de energa: una aplicacin
EmergentesLos insectos estn ampliamente distribuidos en la tierra,
que comprende el 80% de las especies [199]. Los robots con la
capacidad de cazar y digerir insectos y obtener energa de ellos
pueden servir a la humanidad mediante la realizacin de misiones en
situaciones peligrosas. Un robot que contiene una celda de
combustible microbiana fue creado para digerir la quitina y
metabolizar por bacterias. Este proceso produce electrones que
actan como caballos de fuerza del sistema [200]. El sistema se
puede tomar ventaja de la amplia distribucin de los artrpodos y
moluscos debido a la quitina est disponible tanto en filos. Desde
rango Arthropoda y Mollusca primero y segundo lugar en diversidad
de especies en todos los phyla animales [201] y son una fuente
importante de la quitina, esta estrategia puede ser muy aplicable
en la tierra y el medio ambiente marino. La quitina tambin ha sido
utilizado por Clostridium paraputrificum M-21 para producir gas de
hidrgeno. Este gas se considera que es una fuente potencial de
energa alternativa [202203]. La ventaja de utilizar la quitina de
esta manera es que la mayora de las fuentes de quitina son
materiales de desecho, tales como cscaras de gambas; por lo tanto,
es de materiales no alimentarios y no hay necesidad de preocuparse
por la presin sobre los suministros de alimentos.10.
Chito-oligosacridos y sus AplicacionesLas tendencias recientes en
el campo de la investigacin quitina se han centrado en
oligosacridos, que son ms solubles y tienen varios efectos
biolgicos atractivos. N-acetylchitooligosaccharide y
chitooligosaccharide (COS) se origin a partir de la quitina y el
quitosano, respectivamente. Los oligmeros de quitina y chtitosan se
pueden obtener tanto qumica como enzimticamente [126]. Su grado de
polimerizacin (DP) es generalmente
