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ZCP – Z-Chitosan Products Germany
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Projekt besprechen

Technologie

Z-Chitosan: Chitosan, neu gedacht.

Chitosan und Pflanzenextrakte, verbunden zu einem antimikrobiellen System für Materialien – in drei Stationen, nach den Patentschriften.

Symbolbild

Definition

Was Z-Chitosan ist.

Z-Chitosan ist ein Einschlusskomplex aus Chitosan und mindestens einem Pflanzenextrakt, gebildet in Gegenwart eines Katalysators (US 11,708,424). Hergestellt wird es in einer mehrstufigen Emulsionsvernetzung und zu Pulver getrocknet; als Masterbatch kommt es in Kunststoffe, Polymere und Textilien (US 12,071,490). Welche Einsatzformen ZCP heute anbietet, zeigen die Anwendungen.

  1. Chitosan

    Der Träger, ein kationisches Biopolymer aus Chitin

  2. Pflanzenextrakte

    Laut Patent u. a. Thymian, Oregano, Zimt, Nelke

  3. Katalysator

    Verbindet beide Komponenten in der Emulsionsvernetzung

  4. Lösung oder Mikropartikel

    Als Pulver zur Einbringung ins Material

Modellhafte Darstellung Patent

Molekül-Studio

Eine Chitosan-Kette zum Drehen und Prüfen.

Chitosan ist eine Kette aus D-Glucosamin (mit freier Aminogruppe) und N-Acetyl-D-Glucosamin. Stellen Sie DDA und pH-Wert ein und verfolgen Sie die Ladung.

Molekül wird geladen …

Modellhafte Darstellung

Ziehen: drehen · Scrollen: zoomen · Atom antippen: Details

Anteil der Einheiten mit freier Aminogruppe · 6 / 8 Einheiten

Unter pH 6,4 ist die Mehrheit der Aminogruppen protoniert (–NH3+).

Protonierte Aminogruppen
88,8 %
Geladene Einheiten der Kette
71,0 % 5 / 8

Ansicht

α = 1 / (1 + 10(pH − 6,4)) · geladen = DDA × α

Was sehe ich?

Chitosan besteht aus β-(1→4)-verknüpften Einheiten von D-Glucosamin und N-Acetyl-D-Glucosamin. Der Deacetylierungsgrad (DDA, typisch 60–95 %) gibt an, wie viele Einheiten eine freie Aminogruppe tragen. Diese Aminogruppen haben einen pKa-Wert von etwa 6,3 bis 6,5. Im sauren Bereich nehmen sie ein Proton auf (–NH3+): Die Kette wird positiv geladen und löslich. Bei neutralem pH ist nur ein kleiner Teil geladen; reines Chitosan ist dann wenig löslich und wirkt schwächer.

Protonierter Anteil und geladene Einheiten (Modellrechnung, pKa 6,4)
pHProtonierter AnteilDDA 60 %DDA 80 %DDA 95 %
4,099,6 %59,8 %79,7 %94,6 %
5,096,2 %57,7 %76,9 %91,4 %
6,071,5 %42,9 %57,2 %67,9 %
6,450,0 %30,0 %40,0 %47,5 %
7,020,1 %12,0 %16,1 %19,1 %
8,02,5 %1,5 %2,0 %2,3 %

Idealisierte Modellrechnung; der tatsächliche pKa hängt u. a. von DDA und Ionenstärke ab. · Literatur: Rinaudo 2006; Kong et al. 2010

Zellhülle im Schnitt

Was an der Zelle passiert.

Bakterien und Hefen tragen negativ geladene Bausteine an ihrer Oberfläche. Wählen Sie einen Organismus und gehen Sie das Wirkmodell nach Literatur Schritt für Schritt durch.

Querschnitt durch die Zellhülle mit anlagernden Chitosan-Ketten, Modell
Modellhafte Darstellung≈ 20 nm

Organismus

Gramnegativ: Außenmembran, dünnes Peptidoglykan, Innenmembran

Literatur · Rabea et al. 2003; Kong et al. 2010
Was sehe ich?

Das Modell zeigt die Zellhüllen von vier Organismen: E. coli und P. aeruginosa als Stäbchen, S. aureus als Kokken, C. albicans als Hefe. Gramnegative Bakterien besitzen eine Außenmembran mit Lipopolysacchariden, grampositive eine dicke Peptidoglykanschicht mit Teichonsäuren; beide sind außen negativ geladen. Die Animation zeigt das Wirkmodell von Chitosan nach Literatur in vier Schritten. Sie ist eine modellhafte Darstellung, kein Messergebnis. Die Wirkung hängt von Organismus, pH-Wert und Material ab.

Einbringung

Vier Wege ins Material.

Z-Chitosan kommt ins Polymer, auf die Oberfläche, an die Faser oder in die Flüssigkeit. Den Weg über ein Masterbatch in Kunststoffe, Polymere und Textilien beschreibt das Patent US 12,071,490; welche weiteren Wege ZCP anbietet, zeigen die Anwendungen. Die Eignung für Ihr Material prüfen wir im Einzelfall.

Häufchen gebrochen-weißer Masterbatch-Granulate in einer Glasschale auf dunklem Schiefer
Symbolbild

Masterbatch · im Polymer

Z-Chitosan-Pulver wird in ein Trägerpolymer eingearbeitet und bei Spritzguss oder Extrusion zudosiert.

Typische Materialien

  • PP
  • PE
  • PVC
  • PET
  • PS
  • ABS
  • PA
  • PC
Kunststoffe & Masterbatch

Belege

Was belegt ist – und wo Sie tiefer lesen.

Jede Darstellung trägt ein Siegel. Patente und Prüfungen haben eigene Seiten.

Quellen4
  1. 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.
  2. 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.
  3. Rinaudo M. (2006): Chitin and chitosan: Properties and applications. Progress in Polymer Science 31(7):603–632.
  4. US 11,708,424 B1 und US 12,071,490 B2 (Google Patents), siehe Patente.

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