Modifikace biopolymerů

Ing. Romana Šuláková

Doctoral thesis

Isolation of chitosan and chitosan-glucan from waste mycelium of Penicillium sp. and their application

Abstract:

The aims of this work was to isolate polysaccharides form the waste material from penicillin production, obtained from Biotika a.s. Processing mycelium two valuable polysaccharides were obtained: chitosan and chitosan-glucan. The process of isolation has been described using a mathematical model of Plackett-Burman, on the basis of which was done "scale-up" to the semi-production (pilot plant). Both isolated polysaccharides were characterised using FT-IR and NMR or UV-VIS spectroscopy. Chitosan has, due to its characteristics, wide range of applications from food to medicine, it was verified that fungal chitosan has also antibacterial properties as crab shell chitosan. For its further application in biomedicine was modified by introducing alkyl chains, where the amphiphilic polysaccharides thus obtained, can find application as a carrier for hydrophobic drugs. As a model, to test the aggregation properties, a hydrophobic dye was used. Mixed anhydride was used for acylation of chitosan, where N-acylderivatives were prepared. Chitosan-glucan was successfully tested for its possible positive effect in wound-healing management.

Abstract:

Cílem této práce byla isolace polysacharidů z odpadního mycelia z produkce penicilínu z firmy Biotika a.s. (SR). Zpracováním biomasy byly získány dva cenné polysacharidy chitosan a chitosan-glucan. Proces isolace byl popsán s využitím matematického modelu Plackett-Burman, na jehož základě byl proveden ?scale-up? až do poloprovozních měřítek. Oba polysacharidy byly charakterizovány pomocí metod FT-IR, UV-VIS, NMR spektroskopie, k analýzám byla využita i acidobazická titrace, SEM fotografie a další. Chitosan má díky svým vlastnostem široké uplatnění od potravinářství až po medicínu. Bylo ověřeno, že mycelární chitosan má rovněž antibakteriální účinky jako chitosan získaný z krabích skořápek. Pro jeho další využití v biomedicíně byla provedena modifikace zavedením alkylového řetězce, kde takto získaný amfifilní polysacharid může najít uplatnění jako nosič hydrofobních léčiv. Tyto vlastnosti byly otestovány na derivátech chitosanu pomocí hydrofobního barviva. K modifikaci chitosanu byl využit směsný anhydrid a byla připravena řada derivátů od N-hexanoylated chitosanu až po N-hexadadaecanoylated chitosan. Chitosan-glucan byl charakterizován a testován in vivo jako látka pro hojení ran.

Keywords

Chitosan, glukan, mycelium, N-acylace, Plackett-Burman, poloprovoz

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 11. 2011

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 14. 11. 2011

University of Pardubice

Faculty of Chemical Technology

Doctoral programme / field:
Chemistry and Chemical Technology / Organic Technology