Однажды мне подарили совершенно замечательный парфюмерный набор различных гелей и шампуней, кремов и масок, причем подруга, вручая мне эти сокровища, таинственно добавила: "Они с хитозаном!" Эта фраза мне совершенно ни о чем не говорила, только смутно промелькнули обрывки знаний из школьного учебника по биологии о том, что у насекомых есть какой-то хитиновый покров.
Разобраться поподробнее, что же это за таинственное вещество, мне помогли в центре "Биоинженерия" Российской академии наук. Побеседовать со мной согласился президент Российского хитинового общества, заведующий лабораторией инженерии ферментов, доктор химических наук, профессор Валерий Петрович ВАРЛАМОВ.
Креветки, пчелы и грибы...
ХИТИН был открыт в 1811 году профессором естественной истории Анри Браконно при исследовании состава шампиньонов и получил название "фунгин". В 1823 году хитин был выделен из надкрылий насекомых и назван хитином (греч. chitоn - "одежда"). Так что это за чудесное вещество?
Ежегодно живые организмы вырабатывают несколько миллиардов тонн хитина. В организмах насекомых и ракообразных, клетках грибов хитин в комплексе с минеральными веществами, белками и меланинами образует внешний скелет и внутренние опорные структуры. Крабы, креветки и омары, а также бабочки, божьи коровки и другие насекомые содержат хитин в своих телах.
За счет широкого развития пчеловодства в нашей стране существует возможность получать сырье для производства хитина при подморе пчел (это ноу-хау российских хитинологов). По состоянию на 2000 год в Российской Федерации во всех категориях хозяйств имелось 3,5 тыс. пчелиных семей. Сила пчелиной семьи (масса находящихся в пчелиной семье рабочих пчел, измеряемая в килограммах) равна в среднем 3,5-4 кг. Летом в период активного медосбора и весной после зимовки пчелиная семья обновляется почти на 60-80%. Таким образом, ежегодная сырьевая база пчел составляет от 6 до 10 тыс. т. В 2001 году наш хитозан из пчел (пчелозан) получил большую серебряную медаль на выставке в Дурбане (ЮАР).
Хитин и хитозан
ПО СВОЕЙ природе хитин - это один из наиболее часто встречающихся полисахаридов, кроме целлюлозы и крахмала. Общеизвестно, что целлюлоза и крахмал служат основными углеводородами, которые используются растениями в качестве источника питания для построения клеточных стенок, а хитин занимает второе место (после целлюлозы) как наиболее обильное органическое соединение на Земле. Кроме того, он может перерабатываться на многие производные (дериваты), наиболее доступным из которых является хитозан.
Хитозан имеет некоторые преимущества по сравнению с хитином, так как он растворяется даже в разбавленных органических кислотах, например в водном растворе уксусной кислоты. В отличие от большинства нейтральных полисахаридов хитозан обладает положительным зарядом, который позволяет ему связываться с отрицательно заряженными поверхностями, такими, как волосы и кожа. Это делает его полезным в качестве ингредиента, входящего в состав препаратов по уходу за кожей и волосами.
Он сорбирует ионы меди, ртути, кадмия, железа, цинка, серебра и других тяжелых металлов. Хитозан биосовместим с живыми тканями, биоинертен, нетоксичен, трудногорюч, пожаро- и взрывобезопасен.
Применение в медицине
С 1961 ГОДА исследованиями хитозана начали заниматься в Москве в Институте биофизики, и основной задачей было создание противолучевых препаратов. На семи видах животных, в том числе на собаках и обезьянах, было показано его выраженное противоопухолевое действие. При внутривенном введении животным (до облучения в смертельных дозах) препарат полностью предотвращал их гибель. Введение после облучения увеличивало выживаемость на 45%. Были разработаны лекарственные формы препарата под кодовым названием РС-10 и РС-11 и получено разрешение на его медицинское применение. Однако на человеке испытать этот препарат так и не получилось. Работы носили закрытый характер и стали частично известны только в последние годы по мере снятия грифа секретности.
Сегодня ведется разработка новых методов местного лечения ран и ожогов с использованием полимерных покрытий - это одно из быстро развивающихся направлений биомедицины. Для обеспечения надежного лечебного эффекта покрытия должны удовлетворять ряду специальных требований, которые включают минимальную травматизацию раневой поверхности при наложении и снятии повязки, они должны впитывать жидкость, которая накапливается на поверхности раны, защищать от заражения извне. Покрытия на основе хитиновых соединений занимают особое место в этом списке, а первые попытки использования хитинов и хитозанов для заживления ран, в том числе ожоговых, были описаны еще в середине 1970-х гг. Дело в том, что эти соединения помимо всех перечисленных свойств имеют некоторые особо ценные качества. Например, доказано, что хитозан обладает антимикробной активностью, способен поглощать биологические жидкости, помогает тканям регенерироваться (восстанавливаться).
На основе волокнообразующей способности хитина и хитозана были созданы саморассасывающиеся хирургические шовные материалы; их используют как заменители кровеносных сосудов, катетеров, шлангов. В отличие от других материалов хитозановые не вызывают аллергических реакций и не теряют своей прочности. Имеются предложения использовать эти вещества в качестве биоинженерных материалов, заменителей кожи, костных протезов, зубоврачебных цементов, контактных линз. Опубликованы составы, содержащие хитозан и применяемые для лечения заболеваний полости рта в лекарственных составах местного действия (пастах, гелях, мазях). В косметологии при лечении лазером такого дефекта, как келлоидные рубцы, использование хитозана очень эффективно из-за его пленкообразующего и противовоспалительного действия.
По сути, хитозан может быть отнесен к группе парафармацевтиков - природных веществ, обладающих специфической фармакологической активностью. Хитозан способен повышать скорость растворения лекарств в десятки раз. При этом повышается степень их всасывания. Производные хитина добавляют к лекарствам, когда хотят создать препараты длительного действия.
В кислой среде хитинсодержащие лекарственные формы набухают и плавают на поверхности. Благодаря этому можно избежать повреждения слизистой оболочки желудка при использовании таких лекарств, как аспирин или индометацин.
До недавнего времени подобные исследования проводились с использованием хитина и хитозана, полученного из панциря крабов. Впоследствии хитин стали выделять из средиземноморской креветки, антарктического криля, озерного рачка гаммаруса, насекомых, микроскопических грибов и других источников, ведь запасы этого вещества практически неограниченны.
Хитиновый щит
ЕЩЕ ОДНО бесценное свойство хитина и его производных - это способность к сорбированию (очистке). У живых организмов он выполняет в основном защитную функцию, предохраняя внутренние органы от проникновения всякого рода токсинов.
Хитиновые сорбенты могут успешно применяться для очистки водных растворов от самых различных загрязнений: практически от всех тяжелых металлов, многих радионуклидов, бактерий, многих органических примесей, пестицидов и других соединений. Они могут быть использованы для очистки питьевой воды, сточных вод разных производств, технологических растворов и разных других жидких систем. По ряду показателей сорбенты на основе хитина и его производных превосходят многие ныне известные сорбенты.
При применении в качестве энтеросорбента (средства очистки организма через желудочно-кишечный тракт) хитозан показывает интересные свойства. Так, перспективна его способность нейтрализовывать избыточное выделение соляной кислоты желудком, он положительно влияет на слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта и многое другое.
В качестве перспективной активной добавки хитин и его производные применяются в косметических препаратах.
Хитозановый "бум"
МНОГИЕ уже называют хитозан веществом XXI века, и это не случайно. Исследованиями хитозана занимаются в 15 странах, и в настоящее время известно более 70 направлений практического применения хитина/хитозана. Так, например, в Японии его используют для очистки вод благодаря его сорбирующим свойствам. В США хитин и хитозан применяют при обработке семян, при обогащении корма для животных, очистке воды и в диетических добавках. За последние два года там выдано около 100 патентов на использование и технологию получения хитозана и его производных.
За рубежом уже много лет лучшим хитинологам мира вручаются Браконновская премия и почетная медаль, названная в честь первооткрывателя хитина француза Браконно. В России премии для поддержки молодых ученых присвоено имя академика П. Шорыгина. Но, несмотря на достижения, проблем в этой области остается немало.
Ситуация сегодня у нас в стране такова, что, несмотря на море информации об удачном применении хитозана в лечебных целях почти во всех направлениях медицины, в государственном реестре лекарственных средств пока нет ни одного лекарственного препарата, содержащего хитозан. Учитывая сложность оформления и дороговизну оплаты всех процедур по регистрации лекарственных препаратов (особенно клинические испытания, которые по времени занимают от 2 до 3 лет, а по стоимости составляют не один десяток тысяч долларов), многие махнули рукой на это дело и выпускают препараты под маркой БАДов и косметических средств. Дешевле и проще. В общем, как всегда...
НАША СПРАВКА
Полезные свойства хитозана
- биосовместимость и биоразрушаемость до безопасных для организма человека веществ;
- иммуномоделирующее действие;
- противомикробное действие;
- противогрибковое действие;
- противоопухолевое действие;
- ранозаживляющее действие;
- малая токсичность;
- способность сорбировать (поглощать) ионы тяжелых металлов;
-
липотропное действие (способность уменьшать накопление жира в печени);
- защита от вредных излучений.
Биологически активные добавки (04.09.2003)