Člankonošci (insekti i rakovi) poznati su po svom tvrdom vanjskom pokrivaču, ili egzoskelet. Egzoskelet omogućuje kretanje zglobova dok pokriva meka tkiva unutar tijela člankonožaca.
Glavni strukturni materijal u nekim vanjskim kosturima je složen ugljikohidrata pozvao hitin.
Što je hitin?
Hitin je organski spoj koji je 1811. otkrio Henri Braconnot, kemičar. Ime je dobio po grčkoj riječi hiton, što je bila riječ za "poštu" (kao u "oklopu"). Prisutan je u životinjama egzoskeleta poput insekata i rakova, ali i u gljivama stanične stijenke. Hitin osigurava strukturu okvira za ove životinje kako bi zaštitio njihove unutarnje organe i mišiće.
Hitin je složeni ugljikohidrat, najrasprostranjeniji aminopolisaharidni polimer u prirodi. Na drugom je mjestu nakon celuloze najzastupljeniji polisaharid na Zemlji. Njegova je struktura prilično slična celulozi, ali ima različite monomerne jedinice glukoze.
Kemijski naziv za hitin je poli (β- (1-4) -N-acetil-D-glukozamin. Hitin se može pretvoriti u derivat tzv
hitozan upotrebom enzima ili deacetilacijom. Hitosan je topljiviji u vodi od hitina, a često se koristi u zavojima, oblogama od sjemena i u vinarstvu.Hitin je proziran, fleksibilan materijal, a u nekim se organizmima poput rakova može kombinirati s kalcijevim karbonatom kako bi bio još jači. Hitin se u prirodi može razgraditi bakterija.
Prednosti hitina za životinje egzoskeleta
Hitin daje glavni strukturni materijal u nekim vanjskim kosturima. Ovaj okvir je krut i pokriva meka tkiva ispod. Također pruža mišićima materijal za povlačenje.
Zaštitna ljuska hitina daje životinji egzoskeletima prednost jer djeluje kao vrsta oklopa. Egzoskeleti su izrađeni od zglobova koji životinjama omogućuju bolju mogućnost pomicanja udova.
Ova bolja poluga čini životinje jačima u odnosu na njihovu veličinu od životinja bez vanjske arhitekture hitina. Hitin se također može naći u donjim čeljustima nekih organizama, poput puževa.
Nedostaci hitina za životinje egzoskeleta
S povećanjem veličine, hitinski egzoskelet postao bi nepraktičan za životinju, čineći je preteškom za kretanje. Zbog toga su člankonošci obično sitni u usporedbi s velikim kralježnjacima.
Još jedan izrazit nedostatak događa se kada životinje egzoskeleta odlijevaju ili lijevaju svoju hitinsku ljusku dok rastu. Između izlijeganja anđela može biti čak šest molti kukac a kad postane odrasla osoba.
Kad se to dogodi, otežano je disanje, jer podloga dušnika životinje izlazi zajedno s njezinim egzoskeletom. To insekte dovodi u rizik, a situacija se pogoršava s povišenim temperaturama.
Nove upotrebe za hitin
Osim što je glavni strukturni materijal u nekim vanjskim kosturima, hitin se pokazao korisnim u brojnim umjetnim materijalima. Nanotehnologija je koristila hitin i hitozan polimerne skele.
Hitin i spojevi na osnovi hitina također su korišteni za biomedicinske primjene. Struktura okvira koju daju hitin i hitozan čine ga neprocjenjivim za izradu kompozitnih skela za zacjeljivanje rana i zgrušavanje krvi. To je zbog kristalne mikrofibrile unutar hitina koji ga čine tako stabilnim za egzoskelete i stanične stijenke gljivica.
Spojevi na bazi hitina također se koriste za isporuku lijekova, ligande biološkog prepoznavanja za dijagnozu karcinoma, oftalmologiju, adjuvanse cjepiva i borbu protiv tumora.
Hitin i hitozan su netoksični, biokompatibilni, mikrobiološki i biorazgradivi. Imaju veliku strukturnu cjelovitost, vrlo su porozne i mogu se razgraditi predvidljivom brzinom. Otapala mogu izvući hitin rakovi školjke za uporabu u drugim materijalima.
Tehnologija u nastajanju
Drugi najzastupljeniji ugljikohidrat na Zemlji pruža strukturu i funkciju organizmima u prirodnom svijetu, kao i modernu tehnologiju.
Budući napredak zasnovan na stabilnosti i fleksibilnosti hitina trebao bi osigurati poljoprivredu, biotehnologija, nanomedicina i druga područja s moćnom komponentom za pomoć čovječanstvu.