Členonožci (žuželke in raki) so znani po svoji trdi zunanji prevleki, oz eksoskelet. Eksoskelet omogoča gibanje sklepov, medtem ko prekrije mehka tkiva v telesu členonožcev.
Glavni strukturni material v nekaterih zunanjih okostjih je kompleksen ogljikovi hidrati poklical hitin.
Kaj je hitin?
Hitin je organska spojina, ki jo je leta 1811 odkril kemik Henri Braconnot. Ime je dobil po grški besedi hiton, kar je bila beseda za "pošto" (kot pri "oklepu"). Prisoten je v eksoskeletnih živalih, kot so žuželke in raki, pa tudi v glivah celične stene. Hitin zagotavlja okvirno strukturo za te živali za zaščito njihovih notranjih organov in mišic.
Hitin je zapleten ogljikov hidrat, najbolj razširjen aminopolisaharidni polimer v naravi. Drugi je le celuloza kot polisaharid na Zemlji. Njegova struktura je precej podobna celulozi, ima pa različne monomerne enote glukoze.
Kemično ime za hitin je poli (β- (1-4) -N-acetil-D-glukozamin. Hitin lahko pretvorimo v derivat, imenovan hitozan z uporabo encimov ali deacetilacije. Hitozan je bolj topen v vodi kot hitin in se pogosto uporablja v povojih, oblogah semen in pridelavi vina.
Hitin je prozoren, prožen material in v nekaterih organizmih, kot so raki, ga lahko kombiniramo s kalcijevim karbonatom, da postane še močnejši. Hitin lahko v naravi razgradi bakterije.
Prednosti hitina za eksoskeletne živali
Hitin zagotavlja glavni strukturni material v nekaterih zunanjih okostjih. Ta okvir je tog in pokriva spodnja mehka tkiva. Mišicam zagotavlja tudi material za vlečenje.
Zaščitna lupina hitina daje eksoskeletnim živalim prednost, ker deluje kot nekakšen oklep. Eksoskeleti so narejeni iz sklepov, ki živalim omogočajo boljši vzvod za premikanje okončin.
Ta boljši vzvod naredi živali močnejše glede na njihovo velikost kot živali brez zunanje arhitekture hitina. Hitin lahko najdemo tudi v čeljusti nekaterih organizmov, na primer polžev.
Pomanjkljivosti hitina za eksoskeletne živali
Z naraščanjem velikosti bi hitin eksoskelet za živali postal nepraktičen, zaradi česar bi bil pretežek za gibanje. Zato so členonožci ponavadi majhni v primerjavi z velikimi vretenčarji.
Druga izrazita pomanjkljivost se zgodi, ko eksoskeletne živali med rastjo odlijejo ali ulijejo svojo hitinsko lupino. Med izvališčem je lahko kar šest moltov žuželka in ko postane polnoleten.
Ko se to zgodi, je dihanje ovirano, ker se podloga sapnika živali izloči skupaj z eksoskeletom. To ogroža žuželke, stanje pa se poslabša s povišanimi temperaturami.
Nove uporabe za hitin
Poleg tega, da je hitin glavni strukturni material v nekaterih zunanjih okostjih, se je izkazal za uporabnega v številnih umetnih materialih. Nanotehnologija je uporabila hitin in hitozan polimerni odri.
Prav tako so bili uporabljeni hitin in spojine na osnovi hitina biomedicinske aplikacije. Struktura okvirja, ki jo zagotavljata hitin in hitozan, je neprecenljiva za izdelavo sestavljenih odrov za celjenje ran in strjevanje krvi. To je posledica kristalne mikrofibrile znotraj hitina, zaradi česar je tako stabilen za eksoskelete in celične stene gliv.
Spojine na osnovi hitina se uporabljajo tudi za dajanje zdravil, biološke prepoznavne ligande za diagnozo raka, oftalmologijo, dodatke cepiva in boj proti tumorjem.
Hitin in hitozan sta netoksična, biokompatibilna, mikrobna in biološko razgradljiva. Imajo odlično strukturno celovitost, so zelo porozni in se lahko razgradijo s predvidljivo hitrostjo. Topila lahko izločajo hitin raki lupine za uporabo v drugih materialih.
Nastajajoča tehnologija
Drugi najbolj razširjeni ogljikov hidrat na Zemlji zagotavlja zgradbo in delovanje organizmov v naravnem svetu ter sodobno tehnologijo.
Prihodnji napredek, ki temelji na stabilnosti in prilagodljivosti hitina, bi moral zagotoviti kmetijstvo, biotehnologija, nanomedicina in druga področja z močno komponento za pomoč človeštvu.