Artrópodes (insetos e crustáceos) são conhecidos por sua cobertura externa dura, ou exoesqueleto. O exoesqueleto permite o movimento das articulações enquanto cobre os tecidos moles dentro do corpo de um artrópode.
O principal material estrutural em alguns esqueletos externos é um complexo carboidrato chamado quitina.
O que é quitina?
A quitina é um composto orgânico descoberto por Henri Braconnot, um químico, em 1811. Seu nome vem da palavra grega quitão, que era a palavra para "correio" (como em "armadura"). Está presente em animais do exoesqueleto, como insetos e crustáceos, mas também em fungos paredes celulares. A quitina fornece uma estrutura estrutural para esses animais protegerem seus órgãos e músculos internos.
A quitina é um carboidrato complexo, o mais prevalente polímero aminopolissacarídeo na natureza. É perdendo apenas para a celulose como o polissacarídeo mais abundante na Terra. Sua estrutura é bastante semelhante à da celulose, mas possui unidades monoméricas de glicose diferentes.
O nome químico da quitina é poli (β- (1-4) -N-acetil-D-glucosamina. A quitina pode ser convertida no derivado denominado quitosana usando enzimas ou desacetilação. O quitosano é mais solúvel em água do que a quitina e é frequentemente utilizado em ligaduras, coberturas de sementes e na produção de vinho.
A quitina é um material transparente e flexível e, em alguns organismos, como os crustáceos, pode ser combinada com carbonato de cálcio para torná-la ainda mais forte. A quitina pode ser degradada na natureza por bactérias.
As vantagens da quitina para animais com exoesqueleto
Quitina fornece o material estrutural principal em alguns esqueletos externos. Esta estrutura é rígida e cobre os tecidos moles por baixo. Também fornece aos músculos um material para puxar.
A casca protetora de quitina dá aos animais do exoesqueleto uma vantagem porque funciona como uma espécie de armadura. Os exoesqueletos são feitos de articulações que permitem uma melhor alavancagem para os animais moverem seus membros.
Essa melhor alavancagem torna os animais mais fortes em relação ao seu tamanho do que os animais sem uma arquitetura externa de quitina. A quitina também pode ser encontrada nas mandíbulas de alguns organismos, como os caracóis.
As desvantagens da quitina para animais com exoesqueleto
Com o aumento do tamanho, um exoesqueleto de quitina se tornaria impraticável para um animal, tornando-o muito pesado para se mover. É por isso que os artrópodes tendem a ser minúsculos em comparação aos grandes vertebrados.
Outra desvantagem distinta ocorre quando animais com exoesqueleto perdem ou trocam de casca de quitina à medida que crescem. Pode haver até seis mudas entre a eclosão de um inseto e quando se torna um adulto.
Quando isso ocorre, a respiração é impedida porque o forro traqueolado do animal sai junto com seu exoesqueleto. Isso coloca os insetos em risco e a situação piora com o aumento da temperatura.
Novos usos para a quitina
Além de ser o principal material estrutural em alguns esqueletos externos, a quitina provou ser útil em vários materiais feitos pelo homem. A nanotecnologia usou quitina e quitosana para fazer andaimes de polímero.
Quitina e compostos à base de quitina também foram usados para aplicações biomédicas. A estrutura de armação que a quitina e a quitosana fornecem tornam-na inestimável para fazer andaimes compostos para a cicatrização de feridas e coagulação do sangue. Isso é devido ao microfibrilas cristalinas dentro da quitina que o torna tão estável para exoesqueletos e paredes celulares de fungos.
Os compostos à base de quitina também são usados para distribuição de drogas, ligantes de reconhecimento biológico para diagnóstico de câncer, oftalmologia, adjuvantes de vacinas e combate a tumores.
A quitina e a quitosana são atóxicas, biocompatíveis, microbianas e biodegradáveis. Eles têm grande integridade estrutural, são altamente porosos e podem degradar a uma taxa previsível. Os solventes podem extrair a quitina de crustáceo conchas para uso em outros materiais.
Tecnologia emergente
O segundo carboidrato mais abundante na Terra fornece estrutura e função aos organismos do mundo natural, bem como tecnologia moderna.
Avanços futuros com base na estabilidade e flexibilidade da quitina devem fornecer à agricultura, biotecnologia, nanomedicina e outros campos com um poderoso componente para ajudar a humanidade.