Τα αρθρόποδα (έντομα και καρκινοειδή) είναι γνωστά για το σκληρό εξωτερικό τους κάλυμμα, ή εξωσκελετό. Ο εξωσκελετός επιτρέπει την κίνηση των αρθρώσεων ενώ καλύπτει τους μαλακούς ιστούς μέσα στο σώμα ενός αρθρόποδου.
Το κύριο δομικό υλικό σε ορισμένους εξωτερικούς σκελετούς είναι ένα συγκρότημα υδατάνθρακας που ονομάζεται χιτίνη.
Τι είναι το Chitin;
Το Chitin είναι μια οργανική ένωση που ανακαλύφθηκε από τον Henri Braconnot, χημικό, το 1811. Παίρνει το όνομά του από την ελληνική λέξη χιτώνα, που ήταν η λέξη για το "mail" (όπως στο "armor"). Είναι παρόν σε εξωσκελετικά ζώα όπως έντομα και καρκινοειδή, αλλά και σε μύκητες κυτταρικά τοιχώματα. Η χιτίνη παρέχει μια δομή πλαισίου για αυτά τα ζώα για την προστασία των εσωτερικών οργάνων και των μυών τους.
Η χιτίνη είναι ένας σύνθετος υδατάνθρακας, ο πιο διαδεδομένος πολυμερές αμινοπολυσακχαρίτη στη φύση. Είναι δεύτερο μόνο για την κυτταρίνη ως το πιο άφθονος πολυσακχαρίτης στη Γη. Η δομή του είναι αρκετά παρόμοια με την κυτταρίνη, αλλά έχει διαφορετικές μονομερείς μονάδες γλυκόζης.
Η χημική ονομασία της χιτίνης είναι πολυ (β- (1-4) -Ν-ακετυλο-ϋ-γλυκοζαμίνη. Η χιτίνη μπορεί να μετατραπεί στο παράγωγο που ονομάζεται χιτοζάνη χρησιμοποιώντας ένζυμα ή αποακετυλίωση. Η χιτοζάνη είναι πιο υδατοδιαλυτή από την χιτίνη και συχνά χρησιμοποιείται σε επιδέσμους, επιστρώσεις σπόρων και στην οινοποίηση.
Η χιτίνη είναι ένα διαφανές, εύκαμπτο υλικό και σε ορισμένους οργανισμούς όπως τα καρκινοειδή, μπορεί να συνδυαστεί με ανθρακικό ασβέστιο για να το κάνει ακόμα πιο δυνατό. Η χιτίνη μπορεί να υποβαθμιστεί στη φύση από βακτήρια.
Τα πλεονεκτήματα της χιτίνης για ζώα εξωσκελετών
Το Chitin παρέχει το κύριο δομικό υλικό σε ορισμένους εξωτερικούς σκελετούς. Αυτό το πλαίσιο είναι άκαμπτο και καλύπτει τους μαλακούς ιστούς από κάτω. Παρέχει επίσης στους μυς ένα υλικό για να τραβήξει.
Το προστατευτικό κέλυφος της χιτίνης δίνει στα ζώα εξωσκελετού ένα πλεονέκτημα επειδή λειτουργεί ως ένα είδος πανοπλίας. Οι εξωσκελετοί είναι κατασκευασμένοι από αρθρώσεις που επιτρέπουν καλύτερη μόχλευση στα ζώα να κινούν τα άκρα τους.
Αυτή η καλύτερη μόχλευση κάνει τα ζώα ισχυρότερα σε σχέση με το μέγεθός τους από τα ζώα χωρίς αρχιτεκτονική εξωτερικού σκελετού της χιτίνης. Η χιτίνη μπορεί επίσης να βρεθεί στα μανδύα ορισμένων οργανισμών, όπως τα σαλιγκάρια.
Τα μειονεκτήματα της χιτίνης για τα ζώα του εξωσκελετού
Με αυξανόμενο μέγεθος, ένας εξωσκελετός χιτίνης θα ήταν πρακτικός για ένα ζώο, καθιστώντας το πολύ βαρύ για να μετακινηθείτε. Γι 'αυτό τα αρθρόποδα τείνουν να είναι μικροσκοπικά σε σύγκριση με τα μεγάλα σπονδυλωτά.
Ένα άλλο ξεχωριστό μειονέκτημα συμβαίνει όταν τα ζώα εξωσκελετού ρίχνουν ή λιώνουν το κέλυφος χιτίνης τους καθώς μεγαλώνουν. Μπορεί να υπάρχουν έως και έξι molts μεταξύ της επώασης ενός έντομο και όταν γίνει ενήλικας.
Όταν συμβεί αυτό, η αναπνοή εμποδίζεται επειδή η επένδυση της τραχείας του ζώου βγαίνει μαζί με τον εξωσκελετό του. Αυτό θέτει σε κίνδυνο τα έντομα και η κατάσταση επιδεινώνεται με αυξημένες θερμοκρασίες.
Νέες χρήσεις για το Chitin
Εκτός από το ότι είναι το κύριο δομικό υλικό σε ορισμένους εξωτερικούς σκελετούς, η χιτίνη έχει αποδειχθεί χρήσιμη σε πολλά χειροποίητα υλικά. Η νανοτεχνολογία έχει χρησιμοποιήσει χιτίνη και χιτοζάνη ικριώματα πολυμερούς.
Οι ενώσεις με βάση χιτίνη και χιτίνη έχουν επίσης χρησιμοποιηθεί για βιοϊατρικές εφαρμογές. Η δομή του πλαισίου που παρέχει η χιτίνη και η χιτοζάνη το καθιστούν πολύτιμο για την κατασκευή σύνθετων ικριωμάτων για την επούλωση πληγών και την πήξη του αίματος. Αυτό οφείλεται στο κρυσταλλικά μικροϊνίδια εντός χιτίνης που το καθιστούν τόσο σταθερό για εξωσκελετούς και τα κυτταρικά τοιχώματα μυκήτων.
Οι ενώσεις με βάση την χιτίνη χρησιμοποιούνται επίσης για τη χορήγηση φαρμάκων, βιολογικά προσδέματα αναγνώρισης για διάγνωση καρκίνου, οφθαλμολογία, ανοσοενισχυτικά εμβολίων και καταπολέμηση όγκων.
Η χιτίνη και η χιτοζάνη είναι μη τοξικά, βιοσυμβατά, μικροβιακά και βιοαποικοδομήσιμα. Έχουν μεγάλη δομική ακεραιότητα, είναι πολύ πορώδεις και μπορούν να υποβαθμιστούν με προβλέψιμο ρυθμό. Οι διαλύτες μπορούν να εκχυλίσουν χιτίνη οστρακόδερμο κελύφη για χρήση σε άλλα υλικά.
Αναδυόμενη τεχνολογία
Ο δεύτερος πιο άφθονος υδατάνθρακας στη Γη παρέχει δομή και λειτουργία στους οργανισμούς του φυσικού κόσμου, καθώς και στη σύγχρονη τεχνολογία.
Οι μελλοντικές εξελίξεις που βασίζονται στη σταθερότητα και την ευελιξία της χιτίνης θα πρέπει να παρέχουν γεωργία, βιοτεχνολογία, νανοϊατρική και άλλα πεδία με ένα ισχυρό συστατικό για την ενίσχυση της ανθρωπότητας.