Leddyr (insekter og krebsdyr) er kendt for deres hårde udvendige belægning, eller eksoskelet. Eksoskelettet giver mulighed for fælles bevægelse, mens det dækker blødt væv inde i en leddyrs krop.
Det vigtigste strukturelle materiale i nogle eksterne skeletter er et komplekst kulhydrat hedder chitin.
Hvad er kitin?
Chitin er en organisk forbindelse, der blev opdaget af Henri Braconnot, en kemiker, i 1811. Det får sit navn fra det græske ord chiton, som var ordet for "mail" (som i "rustning"). Det er til stede i eksoskeletdyr som insekter og krebsdyr, men også i svampe cellevægge. Chitin giver en rammestruktur for disse dyr for at beskytte deres indre organer og muskler.
Chitin er et komplekst kulhydrat, det mest udbredte aminopolysaccharidpolymer i naturen. Det er kun andet at cellulose som mest forekommende polysaccharid på jorden. Dens struktur svarer meget til cellulose, men den har forskellige glukose-monomerenheder.
Det kemiske navn for chitin er poly (β- (1-4) -N-acetyl-D-glucosamin. Chitin kan konverteres til det kaldte derivat
chitosan ved hjælp af enzymer eller deacetylering. Chitosan er mere vandopløselig end chitin, og det bruges ofte i bandager, frøbelægninger og i vinfremstilling.Chitin er et gennemsigtigt, fleksibelt materiale, og i nogle organismer som krebsdyr kan det kombineres med calciumcarbonat for at gøre det endnu stærkere. Chitin kan nedbrydes i naturen af bakterie.
Fordelene ved kitin til eksoskeletdyr
Chitin leverer hovedkonstruktionsmateriale i nogle eksterne skeletter. Denne ramme er stiv og dækker blødt væv nedenunder. Det giver også musklerne et materiale at trække.
Den beskyttende skal af kitin giver eksoskeletdyr en fordel, fordi den fungerer som en slags rustning. Exoskeletons er lavet af led, der giver bedre gearing for dyr til at bevæge deres lemmer.
Denne bedre gearing gør dyrene stærkere i forhold til deres størrelse end dyr uden en ydre rammearkitektur af kitin. Chitin kan også findes i kæberne i nogle organismer, såsom snegle.
Ulemperne ved kitin til eksoskeletdyr
Med stigende størrelse ville et chitin-eksoskelet blive upraktisk for et dyr, hvilket gør det for tungt til at bevæge sig rundt. Dette er grunden til, at leddyr har tendens til at være små i sammenligning med store hvirveldyr.
En anden tydelig ulempe sker, når eksoskeletdyr kaster eller smelter deres chitin-skal, når de vokser. Der kan være så mange som seks molter mellem klækningen af en insekt og når det bliver voksen.
Når dette sker, hindres vejrtrækning, fordi dyrets tracheole foring kommer ud sammen med dets eksoskelet. Dette sætter insekter i fare, og situationen forværres med øgede temperaturer.
Nye anvendelser til kitin
Ud over at være det vigtigste strukturelle materiale i nogle eksterne skeletter, har chitin vist sig at være nyttigt i adskillige menneskeskabte materialer. Nanoteknologi har brugt chitin og chitosan til at fremstille polymere stilladser.
Chitin og chitin-baserede forbindelser er også blevet brugt til biomedicinske applikationer. Rammestrukturen, som kitin og chitosan giver, gør den uvurderlig til fremstilling af sammensatte stilladser til sårheling og blodkoagulation. Dette skyldes krystallinske mikrofibriller inden for kitin, der gør det så stabilt for eksoskeletter og svampens cellevægge.
Chitinbaserede forbindelser anvendes også til lægemiddelafgivelse, biologiske genkendelsesligander til kræftdiagnose, oftalmologi, vaccineadjuvanser og bekæmpelse af tumorer.
Chitin og chitosan er ikke-toksiske, biokompatible, mikrobielle og biologisk nedbrydelige. De har stor strukturel integritet, er meget porøse og kan nedbrydes med en forudsigelig hastighed. Opløsningsmidler kan ekstrahere chitin fra krebsdyr skaller til brug i andre materialer.
Ny teknologi
Det næstmest forekommende kulhydrat på jorden giver struktur og funktion til organismer i den naturlige verden såvel som moderne teknologi.
Fremtidige fremskridt baseret på chitins stabilitet og fleksibilitet bør give landbrug, bioteknologi, nanomedicin og andre felter med en stærk komponent til at hjælpe menneskeheden.