التقنية
Z-Chitosan: الكيتوزان، بنظرة جديدة.
الكيتوزان والمستخلصات النباتية مجتمعين في نظام مضاد للميكروبات للمواد – في ثلاث محطات، استنادًا إلى أوصاف البراءات.
التعريف
ما هو Z-Chitosan.
Z-Chitosan معقد احتواء من الكيتوزان ومستخلص نباتي واحد على الأقل، يتشكل بوجود محفّز (US 11,708,424). يُنتَج بالربط التشابكي متعدد المراحل في مستحلب ويُجفَّف إلى مسحوق؛ ويدخل على هيئة ماستر باتش (masterbatch) في البلاستيك والبوليمرات والأقمشة (US 12,071,490). وتبيّن التطبيقات الأشكال التي تقدمها ZCP اليوم.
الكيتوزان
الحامل، وهو بوليمر حيوي كاتيوني مشتق من الكيتين
المستخلصات النباتية
مما ورد ذكره في البراءة: الزعتر والأوريجانو والقرفة والقرنفل، إلى جانب غيرها
المحفّز
يربط المكوّنين ببعضهما أثناء الربط التشابكي في المستحلب
محلول أو جسيمات دقيقة
على شكل مسحوق للدمج في المادة
رسم توضيحي للنموذج براءة اختراع
استوديو الجزيئات
سلسلة كيتوزان يمكن تدويرها وفحصها.
الكيتوزان سلسلة من D-glucosamine (ذي مجموعة أمين حرة) و N-acetyl-D-glucosamine. اضبطوا DDA و pH وتابعوا شحنة السلسلة.
جارٍ تحميل الجزيء …
السحب: تدوير · التمرير: تكبير وتصغير · اللمس على ذرة: التفاصيل
نسبة الوحدات ذات مجموعة الأمين الحرة · 6 / 8 وحدات
عند pH أقل من 6.4 تكون معظم مجموعات الأمين مُبرتَنة (–NH3+).
- مجموعات الأمين المُبرتَنة
- 88.8 %
- الوحدات المشحونة في السلسلة
- 71.0 % 5 / 8
العرض
α = 1 / (1 + 10(pH − 6.4)) · المشحونة = DDA × α
ما الذي أنظر إليه؟
يتكوّن الكيتوزان من وحدات D-glucosamine و N-acetyl-D-glucosamine المرتبطة بروابط β-(1→4). وتبيّن درجة نزع الأسيتيل (DDA، وتتراوح عادةً بين 60 و95 %) عدد الوحدات التي تحمل مجموعة أمين حرة. وقيمة pKa لمجموعات الأمين هذه نحو 6.3 إلى 6.5. وفي الظروف الحمضية تكتسب بروتونًا (–NH3+)، فتصبح السلسلة موجبة الشحنة وقابلة للذوبان. أما عند pH المتعادل فلا يُشحن سوى جزء صغير؛ ويكون الكيتوزان العادي حينئذٍ قليل الذوبان وأقل نشاطًا.
| pH | النسبة المُبرتَنة | DDA 60 % | DDA 80 % | DDA 95 % |
|---|---|---|---|---|
| 4.0 | 99.6 % | 59.8 % | 79.7 % | 94.6 % |
| 5.0 | 96.2 % | 57.7 % | 76.9 % | 91.4 % |
| 6.0 | 71.5 % | 42.9 % | 57.2 % | 67.9 % |
| 6.4 | 50.0 % | 30.0 % | 40.0 % | 47.5 % |
| 7.0 | 20.1 % | 12.0 % | 16.1 % | 19.1 % |
| 8.0 | 2.5 % | 1.5 % | 2.0 % | 2.3 % |
حساب نموذجي مثالي؛ وتعتمد قيمة pKa الفعلية على DDA وعلى القوة الأيونية، من بين عوامل أخرى. · الأدبيات العلمية: Rinaudo 2006; Kong et al. 2010
غلاف الخلية في مقطع
ما الذي يحدث عند الخلية.
تحمل البكتيريا والخمائر مكونات سالبة الشحنة على سطحها. اختاروا كائنًا حيًا وتابعوا النموذج المستند إلى الأدبيات العلمية خطوة بخطوة.
الكائن الحي
سالبة الغرام: غشاء خارجي، وببتيدوغليكان رقيق، وغشاء داخلي
ما الذي أنظر إليه؟
يعرض النموذج أغلفة الخلايا لأربعة كائنات حية: E. coli و P. aeruginosa على شكل عصيات، و S. aureus على شكل مكورات، و C. albicans على شكل خميرة. تمتلك البكتيريا سالبة الغرام غشاءً خارجيًا يحمل عديدات السكاريد الشحمية، أما البكتيريا موجبة الغرام فلديها طبقة سميكة من الببتيدوغليكان مع أحماض التيكويك؛ وكلاهما سالب الشحنة من الخارج. ويعرض الرسم المتحرك النموذج المستند إلى الأدبيات العلمية لتأثير الكيتوزان في أربع خطوات. وهو رسم توضيحي للنموذج وليس قياسًا. ويعتمد التأثير على الكائن الحي وعلى pH وعلى المادة.
الدمج
أربعة مسارات للدمج في المادة.
يدخل Z-Chitosan في البوليمر، أو على السطح، أو على الليف، أو في السائل. وتصف البراءة US 12,071,490 المسار عبر ماستر باتش (masterbatch) إلى البلاستيك والبوليمرات والأقمشة؛ وتبيّن التطبيقات المسارات الأخرى التي تقدمها ZCP. ويُقيَّم مدى ملاءمته لمادتكم في كل حالة على حدة.
الماستر باتش · في البوليمر
يُخلط مسحوق Z-Chitosan في بوليمر حامل ويُضاف بالجرعة المطلوبة أثناء القولبة بالحقن أو البثق.
المواد المعتادة
- PP
- PE
- PVC
- PET
- PS
- ABS
- PA
- PC
الطلاء · على السطح
يُطبَّق محلول Z-Chitosan على القطع المنتهية على شكل طبقة رقيقة؛ وتبقى تركيبة المادة الأساسية دون تغيير.
المواد المعتادة
- السيليكون
- البولي يوريثان
- أغشية الترشيح (RO، UF، NF)
- الأسطح البلاستيكية
التجهيز · على الليف
تُعالج المنسوجات بمحلول Z-Chitosan أثناء التجهيز، مثلًا على ماكينة التشريب (الفولار).
المواد المعتادة
- القطن
- البوليستر
- الأقمشة المخلوطة
- الأقمشة غير المنسوجة
التركيبة · في السائل
يُضاف Z-Chitosan إلى المنتجات السائلة على شكل محلول أو مسحوق، مثل دهانات الجدران أو لوشنات المناديل المبللة.
المواد المعتادة
- دهانات الجدران
- طلاءات الأرضيات الإيبوكسية
- لوشنات المناديل المبللة
الأدلة
ما هو موثَّق – وأين تقرؤون المزيد.
كل مادة مرئية تحمل شارة. وللبراءات وللاختبارات صفحاتها الخاصة.
المصادر4
- Rabea E. I., Badawy M. E.-T., Stevens C. V., Smagghe G., Steurbaut W. (2003): Chitosan as antimicrobial agent: applications and mode of action. Biomacromolecules 4(6):1457–1465.
- Kong M., Chen X. G., Xing K., Park H. J. (2010): Antimicrobial properties of chitosan and mode of action: a state of the art review. International Journal of Food Microbiology 144(1):51–63.
- Rinaudo M. (2006): Chitin and chitosan: Properties and applications. Progress in Polymer Science 31(7):603–632.
- US 11,708,424 B1 و US 12,071,490 B2 (Google Patents)، انظروا براءات الاختراع.
هل يناسب Z-Chitosan مادتكم؟
صفوا مادتكم وعمليتكم الإنتاجية وهدفكم لتحصلوا على تقييم أولي غير ملزم.