Препарат хитозан – применение для похудения и других целей

Хитозан имеет ряд коммерческих и всевозможных медико-биологических применений. Он может использоваться в сельском хозяйстве для протравливания семян, также в качестве биопестицида, помогая растениям бороться с грибковыми инфекциями. В виноделии хитозан может быть применен в качестве оклеивающего вещества, а также помогает предотвратить порчу. В промышленности может применяться для самовосстановления покрытия с полиуретановой краской. В медицине он может быть полезен в перевязочных материалах для уменьшения кровотечения и в качестве антибактериального вещества, а также может быть использован в качестве проводника лекарств через кожу.

Существуют сомнительные утверждения о возможности хитозана ограничивать всасывание жиров и полезности его для диеты, но есть доказательства против этого.

Другие способы использования хитозана, которые были исследованы, включают использование в качестве растворимого пищевого волокна.

Производство и свойства хитозана

Для коммерческих целей хитозан получают путем деацетилирования хитина, который является структурным элементом в экзоскелете ракообразных (таких, как крабы и креветки) и клеточных стенок грибов. Степень деацетилирования (% DD) может быть определена с помощью ЯМР спектроскопии, % DD в хитозане для коммерческих целей колеблется от 60 до 100%. В среднем, молекулярная масса хитозана для коммерческих целей колеблется между 3800 и 20000 дальтон. Общим методом синтеза хитозана является деацетилирование хитина с чрезмерным использованием гидроксида натрия в качестве реагента и воды в качестве растворителя. Когда данная реакция подходит к завершению (полное деацетилирование), то дает до 98% продукта.

Аминогруппы хитозана имеют значение константы ионизации ~ 6,5, что приводит к протонированию с кислого к нейтральному раствору с плотностью заряда зависящего от значения рН и % DA. Это делает хитозан растворимым в воде и биоадгезивным, что дает возможность легко связывается с отрицательно заряженными поверхностями, такими как слизистые оболочки. Хитозан улучшает проводимость полярных лекарств через эпителиальные поверхности и является биологически совместимым и рассасывающимся веществом. Очищенный хитозан пригоден для медико-биологического применения.

Хитозан и его производные, такие как триметилхитозан (где аминогруппа была триметилирована), были использованы в невирусных методах доставки генов. Было доказано, что триметилхитозан или кватернизованный хитозан при трансфектировании клеток рака молочной железы с повышенной степенью триметилирования увеличивает цитотоксичность. Приблизительно в 50% триметилирования производные являются наиболее эффективными для доставки генов. Олигомерные производные (3-6 кДа) относительно нетоксичны и обладают хорошей способностью доставки генов.

Применение хитозана

Использование в сельском хозяйстве и садоводстве

Природный биоконтроль и элиситор

В сельском хозяйстве хитозан используется, главным образом, как натуральное средство для обработки семян и ускоритель роста растений, а также как экологически безопасный биопестицид, который усиливает защитные свойства растений против грибковых инфекций. В естественном состоянии хитин/хитозан находится в панцирях ракообразных, таких как омары, крабы и креветки и во многих других организмах включающие насекомых и грибах. Это один из самых распространенных биоразлагаемых материалов в мире.

Деградированные молекулы хитина/хитозана существуют в почве и воде. Использование хитозана для растений и сельскохозяйственных культур регулируется Управлением по охране окружающей среды. Национальная органическая программа Министерства сельского хозяйства США регулирует его использование на сертифицированных органических фермах и сельскохозяйственных культурах. Утвержденные Управлением по охране окружающей среды биоразлагаемые продукты хитозана разрешены для использования на открытом воздухе и в помещении для растений и сельскохозяйственных культур, выращиваемых для коммерческих целей и потребителей.

Природные способности биоконтроля хитозана не следует путать с последствиями воздействия удобрений или пестицидов на растения или окружающую среду. Хитозан является активным биопестицидом и представляет собой новый уровень экономически эффективного биологического контроля культур для сельского хозяйства и садоводства. Действие биоконтроля хитозана вызывает врожденный механизм защиты у растения для борьбы с насекомыми, патогенными микроорганизмами и почвенными болезнями при распространении на листву или почву. Хитозан увеличивает фотосинтез, способствует и усиливает рост растений, стимулирует поглощение питательных веществ, увеличивает всхожесть и прорастание и повышает силу прорастания. При использовании для обработки или покрытия семян хлопка, кукурузы, семенного картофеля, сои, сахарной свеклы, помидор, пшеницы и многих других семян, хитозан вызывает врожденную реакцию иммунитета, которая проявляется в развитии корневой системы, что уничтожает гетеродериды, не нанося вред полезным нематодам и организмам.

Применения хитозана в сельском хозяйстве может уменьшить нагрузки на окружающую среду связанные с засухой и недостатком почвы, укрепить жизнеспособность семян, улучшить добротность насаждения, увеличить урожайность и снизить уровень гниения овощей, фруктов и цитрусовых культур. Применение хитозана в садоводстве увеличивает цветение и продлевает жизнь срезанных цветов и рождественских елок. Лесное управление США провело исследования по хитозану для контроля патогенов в хвойных деревьях и увеличения уровня оттока смолы, которая предотвращает заражение жуком.

Хитозан имеет богатую историю, начиная с 1980-х, изучается для применения в сельском хозяйстве и садоводстве. К 1989 году, солевые растворы хитозана применялись для сельскохозяйственных культур для улучшения защиты от промерзания или для урожайности семян путем обработки семян. Вскоре после этого соль хитозана получила первую в истории этикетку биопестицидов от Управления по охране окружающей среды, затем последовали и другие приложения интеллектуальной собственности.

Хитозан использовался для защиты растений в космосе, а также, на примере эксперимента НАСА для защиты роста лучистой фасоли на борту космического корабля и космической станции Мир в 1997. Результаты НАСА показали, что хитозан вызывает увеличенный рост (биомассу) и сопротивление патогену из-за повышенного уровня ферментов бета 1-3 глюканазы в растительных клетках. НАСА подтвердило, что хитозан вызывает тот же эффект у растений на земле.

По всей видимости, нетоксичный, низкий молекулярный вес полимерного раствора хитозана, достаточно безопасен для широкого спектра сельскохозяйственных и садоводческих целей. В 2008 году Управление по охране окружающей среды утвердило статус природного элиситора широкого спектра для ингредиентов со сверхнизкой молекулярной активностью содержащих 0,25% хитозана.

В 2009 году Управлением по охране окружающей среды натуральный элиситор хитозана для использования в сельском хозяйстве и садоводстве был переименован на этикетках для внекорневой подкормки и орошения. Учитывая низкий уровень токсичности и избытка в естественной среде, хитозан не наносит вред людям, домашним животным, дикой природе или окружающей среде при использовании согласно указаниям на этикетке. Лесное управление США испытовало хитозан в качестве экологичного биопестицида для хвойных деревьев, чтобы защитить их от лубоедов горной сосны.

Фильтрация воды

Хитозан также может применяться в процессе обработки воды, как часть процесса фильтрации. Хитозан помогает мелким частицам выпасть в осадок и связывает их вместе, а затем они удаляются с осадком во время песчаной фильтрации. Он также удаляет фосфор, тяжелые минералы и масла из воды. Хитозан является важным дополнением в процессе фильтрации. Очевидно, что песчаные фильтры самостоятельно могут удалять до 50% мутности, в то время как хитозан с песчаной фильтрацией удаляет до 99% мутности. Хитозан используется для выделения казеина из коровьего молока и сыра.

Хитозан также полезен и в других видах фильтрации, где может потребоваться удаление взвешенных частиц из жидкости. В сочетании с бентонитом, желатином, силикагелем, рыбим клеем или другими оклеивающими веществами хитозан используется для очистки вина, меда и пива. Добавление в конце процесса брожения, хитозан улучшает флокуляцию и удаляет дрожжевые клетки, частицы фруктов и другие частицы, которые вызывают мутность вина. Хитозан в сочетании с коллоидным кремнезем становится все более популярным оклеивающим веществом для белого вина, так как хитозан не требует кислых таннин (в основном в красных винах) для флокуляции.

Виноделие и грибные источники хитозана

Хитозан имеет долгую историю использования в качестве оклеивающего вещества в виноделии. Грибной хитозан привел к увеличению активности оседания, снижению окисленных полифенолов в соке и вине, а также отравлений и удаления меди (выпадение в осадок). Грибной хитозан также может быть использован в виноделии для контроля над порчей дрожжей Бреттаномицес. Эти продукты и применения одобрены для использования в Европе согласно стандартам ЕС и Всемирной организации виноградарства и виноделия.

Потенциал промышленного использования

Недавно ученые разработали полиуретановое покрытие, которое восстанавливает целостность покрытия при контакте с солнечным светом, обещающее поверхность автомобилей и другой продукции без царапин. Самовосстанавливающееся покрытие с использованием хитозана входит в состав обычных полимерных материалов, которые используются в покрытиях на автомобилях для защиты краски. Когда царапина повреждает химическую структуру, хитозан реагирует на ультрафиолетовое излучение, образует химические цепи, которые соединяются с другими материалами в веществе и, в конце концов, сглаживают царапину. Этот процесс может занять менее часа.

Марек В. Урбан, ученый, работающий над этим проектом, сказал, что полимер может восстанавливать сам себя в одном и том же месте только один раз, и не будет работать при многократных царапинах на одном и том же месте. Возможность применения данной технологии в промышленных материалах зависит от ряда факторов (длительное сохранение "восстановления", жесткость и термостойкость покрытия, знание точного механизма восстановления и т.д.) не представленных в первоначальных исследованиях. Дальнейшее исследование для улучшения этих факторов может занять десятилетия.

Медико-биологическое применение

Свойства хитозана позволяют ему быстро сворачивать кровь и недавно, он получил одобрение в США и Европе для использования в перевязочных материалах и других гемостатических средствах. Гемостатические продукты хитозана были представлены на тесте корпуса морской пехоты США, проводимого для быстрой остановки кровотечения и уменьшения потери крови, и в результате 100% выживание при смертельной артериальной ране у свиньи. Гемостатические продукты хитозана уменьшают потерю крови по сравнению с марлевыми перевязочными материалами и увеличивают выживаемость пациентов. Гемостатические продукты хитозана были проданы армии США и в настоящее время используются военными Великобритании. И США, и Великобритания уже использовали повязки на полях сражений в Ираке и Афганистане. Хитозан является гипоаллергенным и обладает природными антибактериальными свойствами, что поддерживает его использование в области перевязочных материалов.

Гемостатическими веществами хитозана зачастую являются соли хитозана образованные путем смешивания хитозана с органическими кислотами (такие как янтарная или молочная кислота). Гемостатическое вещество работает путем взаимодействия клеточных мембран эритроцитов (отрицательный заряд) и протонированного хитозана (положительный заряд), что приводит к участию тромбоцитов и быстрому образованию тромба. Соли хитозана могут быть смешаны также с другими материалами для увеличения абсорбции (смешивание с альгинатом), или для изменения скорости растворимости и биоабсорбации соли хитозана. Соли хитозана биологически совместимые и рассасывающиеся вещества, что делает их полезными в качестве абсорбирующего гемостаза. Протонированный хитозан в организме расщепляется лизоцимом на глюкозамин и основания, сопряженные с кислотой (такие как лактат или сукцинат) являются веществами, которые содержатся в организме от природы. Соли хитозана могут находиться на абсорбирующем слое. Абсорбирующий слой может быть синтетическим (из существующих рассасывающихся шовных материалов, например, полимер Tephaflex) или природным (например, целлюлоза или гелеобразный/затвердевший мед).

Свойства хитозана также позволяют использовать его для подкожной инъекции лекарств; он имеет мукоадгезивные свойства и вступает в реакции (поэтому может быть произведен разными способами) и самое главное, имеет положительный заряд в кислотной среде. Этот положительный заряд исходит от протонирования его свободной аминогруппы. Отсутствие положительного заряда означает, что хитозан не растворяется в нейтральных и щелочных средах. Тем не менее, в кислотной среде, протонирование аминогрупп приводит к улучшению растворимости. Данные последствия очень важны для медико-биологического использования. Эта молекула будет сохранять свою структуру в нейтральной среде, но растворяться и разлагаться в кислотной среде. Это означает, что хитозан может быть использован для доставки лекарств в кислотную среду, где оболочка хитозана будет разлагаться, тем самым доставляя лекарство в нужное место. Одним из примеров такой доставки лекарств является транспортировка инсулина.

Предварительные исследования и отзывы Управления по контролю над продуктами и лекарствами

При предполагаемом ограничении всасывания жира в организме, хитозан может продаваться в виде таблеток, как "жиросвязующий". В одном предварительном исследовании, был замечен 1% снижения индекса массы тела при применении хитозана в течение 8 недель.

Тем не менее, в Кокрановском мета-анализе, который оценивает клинические исследования, проведенные с применением хитозана на протяжении как минимум четырех недель, масса тела, артериальное давление и параметры, связанные с холестерином изменились только в некоторых испытаниях низкого качества, указывают на незначительное влияние на массу тела. Другие испытания высшего качества не показали значительного влияния хитозана и не дали никаких клинических обоснований для рекомендации пациентам с избыточным весом принимать хитозан.

В экспериментальной модели желудочно-кишечного тракта, хитозан взаимодействовал с маслом, которое препятствует всасыванию двенадцатиперстной кишки и повышает выделение липидов. Тем не менее, механизм взаимодействия хитозана и жира не очень хорошо понят и не был доказан клинически. У мышей, при приеме хитозана не уменьшался уровень железа, цинка или меди.

Управление по контролю над продуктами и лекарствами выпустило дополнения с предупреждением для торговых предприятий, которые сделали неверное заявление о пользе применения хитозана для здоровья.

Хитозан в настоящее время находится на стадии исследования для использования в нескольких потенциальных клинических применений:

• В качестве растворимых пищевых волокон, повышает вязкость просвета желудочно-кишечного тракта и замедляет опорожнение желудка.
• Он изменяет состав желчных кислот, увеличивает выделение стеринов и снижает усваиваемость подвздошных жиров. Неясно, как хитозан делает это, но в настоящее время наиболее популярны гипотезы связанные с увеличением кишечной вязкости или вяжущей способности желчных кислот.
• Хитозан является относительно нерастворимым в воде, но может быть растворен при разбавлении с кислотами, которые превращают его в сильновязкие пищевые волокна. Такие волокна могут препятствовать поглощению пищевых жиров за счет увеличения толщины поверхностного слоя кишечного просвета, что и наблюдалась при экспериментах на животных.
• Имея очень мало ацетил групп, хитозан содержит катионные группы. Это может привести к наличию у хитозана вяжущей способности желчных кислот, которая вызывает смешанные мицеллы для задержки или расщепления в двенадцатиперстной и подвздошной кишке. Это может прервать циркуляцию желчных кислот и привести к снижению поглощения липидов и увеличению выделения стеринов, что также наблюдалось в экспериментах на животных.