Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Novel multicomponent functionalized biopolymers with enhanced thermal and dielectric properties

Rani Sanjeeta, Ali Syed Kashif, Kumar Pawan, Anugrah Kunwar Sugam, Saya Laishram, Gambhir Geetu, Gautam Drashya, Hooda Sunita, Verma Manisha

Polimery

|

2023

|

Vol. 68, nr 7-8

386--395

EN

A new functionalized biopolymer was obtained by modifying chitin using ethylenediaminetetraacetic acid and magnetite nanoparticles (Fe3O4). Thermogravimetric analysis was performed, and dielectric properties were examined. The obtained biopolymer showed better thermal stability, as evidenced by a higher onset temperature. The activation energy calculated using imaginary impedance data and Nyquist plots was found to be consistent. Moreover, the dielectric permittivity decreased rapidly with increasing frequency. At high frequencies, there was no dependence of dielectric loss on temperature and frequency. The obtained biopolymer can be used in many applications such as microwave devices, deflection yoke, high-frequency capacitors, sensors, etc.

PL

Otrzymano nowy funkcjonalizowany biopolimer poprzez modyfikację chityny przy użyciu kwasu etylenodiaminotetraoctowego i nanocząstek magnetytu (Fe3O4). Przeprowadzono analizę termograwimetryczną i zbadano właściwości dielektryczne. Otrzymany biopolimer wykazywał lepszą stabilność termiczną, o czym świadczyła wyższa temperatura początku rozkładu. Wykazano zgodność energii aktywacji obliczonej z wykorzystaniem danych dotyczących urojonej impedancji oraz na podstawie wykresów Nyquista. Przenikalność dielektryczna zmniejszała się gwałtownie wraz ze wzrostem częstotliwości. Przy wysokich częstotliwościach nie stwierdzono zależności stratności dielektrycznej od temperatury i częstotliwości. Otrzymany biopolimer można wykorzystać w wielu zastosowaniach, takich jak urządzenia mikrofalowe, jarzmo odchylające, kondensatory wysokiej częstotliwości, czujniki itp.

2

Formowanie materiałów chitynowych przy zastosowaniu elektroprzędzenia

Biniaś Dorota, Biernat Anna

Polish Journal of Materials and Environmental Engineering

|

2021

|

Vol. 2 (22)

15--23

EN

As part of the research, chitin materials were obtained using the electrospinning method. For this purpose, chitin solutions were prepared in phosphoric acid and lithium chloride in an am-ide solvent. The coagulation of chitin materials was performed in alkaline water baths and in distilled water. As a result of the method, microspheres and microfibers of chitin were ob-tained. The morphological structure of the obtained materials was analyzed using a scanning electron microscope (SEM) and an optical microscope. The obtained microspheres were characterized by a similar diameter value, amounting to 195 μm. In contrast, chitin microfi-bers from 90 to 150 μm. The obtained materials were subjected to mid-infrared and Raman spectrophotometric tests in order to determine the influence of the solvents used on the chemical structure of native and regenerated chitin. Infrared spectroscopy studies confirmed no changes in the chemical structure of regenerated chitin. Raman spectroscopy studies confirmed no degradation of regenerated chitin. In the spectra obtained, differences were observed in the form of changes in the shape of the bands for oscillators be associated in in-termolecular interactions, which is caused by changes in the supermolecular structure.

3

Chitin Fibre Formation by the Solution Blow Spinning Method, Using 1-butyl-3-methylimidazolium Acetate Ionic Liquid as a Solvent

Gorzędowski Jeremiasz, Smiglak Marcin, Struszczyk Marcin H., Puchalski Michał, Krucińska Izabella

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2020

|

Vol. 28, no. 4 (142)

42--48

EN

Chitin is the second most abundant polysaccharide on the Earth after cellulose, therefore there is a tangible need for finding new environmentally-friendly solvents for the manufacture of useful forms of that polymer. Ionic liquids have been recently proposed as a possible type of solvent for chitin and cellulose. The possibility of the dissolution of chitin of various origin in six selected ionic liquids was investigated. Chitin samples were characterised by the main characteristic properties: degree of N-acetylation (by FTIR spectroscopy), degree of crystallinity (by WAXS), average molecular weight (by the viscometric method) and physical form. The studies performed allowed to find the optimum chitin-ionic liquid system based on 1-btyl-3-methylimidazolium acetate for the manufacture of chitin fibres by the solution blow spinning method. Final products were characterized by the same set of parameters as the initial materials.

PL

Chityna jest drugim po celulozie polisacharydem na Ziemi, dlatego istnieje namacalna potrzeba znalezienia nowych i przyjaznych dla środowiska rozpuszczalników do produkcji użytecznych form tego polimeru. Niedawno ciecze jonowe zostały zaproponowane jako możliwe do zastosowania „zielone” rozpuszczalniki chityny i celulozy. W artykule oceniono możliwość rozpuszczania różnego pochodzenia chityny w sześciu wybranych cieczach jonowych. Próbki chityny zostały scharakteryzowane poprzez następujące właściwości: stopień N-acetylacji (spektroskopia FT IR), stopień krystaliczności (WAXS), średnia masa cząsteczkowa (metoda wiskometryczna). Przeprowadzone badania pozwoliły na znalezienie optymalnego systemu cieczy jonowej do wytworzenia włókien chitynowych metodą rozdmuchu. Produkty końcowe zostały scharakteryzowane poprzez ten sam zestaw parametrów, co początkowe polimery.

4

Effect of Chitin Modification on the Sorption Efficiency of Reactive Black 5 Dye

Filipkowska U., Jóźwiak T., Bugajska P., Skrodzka A.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2018

|

Tom 20, cz. 1

616--633

EN

Around 7·10 tons of dyes are produced annually to supply for the needs of the global textile, tanning and paper industry. Due to the low susceptibility of some materials to dyeing process and high solubility of dyes, up to 50% get into sewage, about 15% of which goes to the natural environment. Colored substances are mostly difficult to biodegrade, so decolorization of wastewater using biological methods used on conventional wastewater treatment plants is not effective. One of the most effective, cheap and environmentally friendly methods of removing dyes from wastewater is the adsorption process. However, the practical application of this process encounters a number of limitations, mainly due to the high cost of commercial sorbents and difficulties in their regeneration. Therefore, many studies focus on the search for cheap and effective sorbents. Recently, chitin, which is one of the most widespread biopolymers in nature, is becoming more and more popular among sorbents. According to literature data, the annual global production of chitin by living organisms reaches up to 10¹¹ tons and 120,000-200,000 tons of chitin are obtained in the world from the waste of marine invertebrates processing annually. However, not all kinds of waste from various industry sectors are characterized by a high sorption capacity for dyes. That encourages seeking various methods of modifying potential sorbents to improve this ability. The study investigated the possibility of increasing the adsorption capacity of chitin in relation to the RB5 dye by initial modification of the sorbent. Modifying factors such as ultrasound, microwaves, magnetic field and ozone were used. Due to appropriate modification, the maximum sorption capacity of chitin in relation to the anionic dye Reactive Black 5 has changed. It was found that the effectiveness of the RB5 dye on chitin was influenced by the initial concentration of the solution and the type of modifying agent. Among the tested sorbents, the highest sorption capacity of 38.02 mg/dm³ was obtained for chitin modified with magnetic field at an induction of 15 mT. The efficiency of removing the anionic dye on this sorbent was higher than the maximum sorption capacity of unmodified chitin by 25%. In order to determine the exact effect of the magnetic field on chitin, additional and more detailed studies would have to be carried out. The lowest sorption capacity was obtained for chitin treated with ozone in the amount of 2 g of O₃, where the result of 13.17 mg/dm³ was obtained. Ozonation affected negatively the sorption capacity of chitin by its partial depolymerisation and disruption of bonds, such as hydrogen bonds, responsible for the sorption of impurities in the form of anions.

PL

Na potrzeby światowego przemysłu włókienniczego, garbarskiego i papierniczego wytwarzanych jest rocznie około 7·105 ton barwników. Z powodu niskiej podatności niektórych materiałów na barwienie i wysokiej rozpuszczalności barwników nawet do 50% z nich po procesie barwienia przedostaje się do ścieków, z czego koło 15% trafia do środowiska naturalnego. Substancje barwne w większości są trudno-biodegradowalne, więc dekoloryzacja ścieków za pomocą metod biologicznych stosowanych na konwencjonalnych oczyszczalniach ścieków nie jest skuteczna. Jedną z efektywniejszych, tańszych i przyjaznych dla środowiska metod usuwania barwników ze ścieków jest proces adsorpcji. Pomimo tego jej praktyczne zastosowanie napotyka na szereg ograniczeń, głównie z uwagi na wysoki koszt komercyjnych sorbentów i trudności w ich regeneracji. W związku z tym wiele badań koncentruje się na poszukiwaniu sorbentów tanich a zarazem efektywnych. W ostatnim czasie coraz większym zainteresowaniem wśród sorbentów cieszy się chityna, która jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych biopolimerów w przyrodzie. Według danych literaturowych roczna światowa produkcja chityny przez organizmy żywe osiąga nawet 1011 ton, a z odpadów przetwórstwa bezkręgowców morskich rocznie na świecie pozyskuje się 120 000-200 000 ton chityny. Jednak wszelkiego rodzaju odpady z różnych sektorów przemysłu nie zawsze charakteryzują się wysoką pojemnością sorpcyjną względem barwników. W związku z tym poszukuje się różnych metod modyfikacji potencjalnych sorbentów w celu poprawienia tej zdolności. W pracy zbadano możliwość zwiększenia zdolności adsorpcyjnej chityny względem barwnika RB5 poprzez wstępną modyfikację sorbentu. Jako czynnik modyfikujący chitynę przed sorpcją wykorzystano ultradźwięki, mikrofale, pole magnetyczne i ozonowanie W wyniku odpowiedniej modyfikacji maksymalna pojemność sorpcyjna chityny względem barwnika anionowego Reactive Black 5 uległa zmianie. Stwierdzono, iż na efektywność sorpcji barwnika RB 5 na chitynie miały wpływ początkowe stężenie roztworu oraz rodzaj czynnika modyfikującego. Spośród testowanych sorbentów największą pojemnością sorpcyjną wynoszącą 38,02 mg/ dm3 charakteryzowała się chityna modyfikowana polem magnetycznym o indukcji 15 mT. Efektywność usuwania barwnika anionowego na tym sorbencie była wyższa od maksymalnej pojemności sorpcyjnej chityny niemodyfikowanej o 25%. W celu określenia dokładnego wpływu pola magnetycznego na chitynę, należałoby przeprowadzić dodatkowe i bardziej szczegółowe badania. Natomiast najniższą pojemność sorpcyjną odnotowano dla chityny poddanej działaniu ozonu w ilości 2 g O3, gdzie uzyskano wynik 13,17 mg/ dm3. Ozonowanie negatywnie wpłynęło na zdolność sorpcyjną chityny poprzez jej częściową depolimeryzację oraz rozrywanie wiązań, takich jak wiązania wodorowe, odpowiedzialnych za sorpcję zanieczyszczeń w formie anionów.

5

Zaawansowane funkcjonalne materiały wytwarzane z użyciem substancji pochodzenia naturalnego

Jesionowski T., Jankowska K., Jędrzak A., Szalaty T. J., Żółtowska-Aksamitowska S., Klapiszewski Ł., Kołodziejczak-Radzimska A., Stasiewicz M., Wysokowski M., Zdarta J.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 12

2026--2036

PL

Opisano aktualny stan wiedzy i prace, jakie są prowadzone w Zakładzie Technologii Chemicznej Politechniki Poznańskiej, poświęcone wytwarzaniu zaawansowanych materiałów z udziałem substancji pochodzenia naturalnego, takich jak lignina, chityna i szkielety gąbek morskich. Wskazano kierunki wykorzystania tych unikatowych materiałów.

EN

A review, with 107 refs., of selected bio-based materials (lignin, chitin, skeletons of marine sponges), their properties as well as possibilities for their practical use.

6

Zaawansowane materiały hybrydowe : teraźniejszość i przyszłość

Jesionowski T., Wysokowski M., Klapiszewski Ł.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 1

133--138

PL

W ostatnich latach w efektywny i zintensyfikowany sposób rozwijana jest tematyka związana z syntezą zaawansowanych, wielofunkcjonalnych układów hybrydowych, m.in. na bazie polimerów pochodzenia naturalnego. Dzięki połączeniu kilku komponentów wytwarzane są materiały o bardzo dużym znaczeniu użytkowym. W ramach szeroko zakrojonych prac naukowo-technicznych, obejmujących szereg zazębiających się ścieżek reakcyjnych i procesowych, wytworzono m.in. nowatorskie, zaawansowane układy hybrydowe na bazie ligniny oraz chityny. Znaczenie tych materiałów w rozwoju innowacyjności potwierdzają próby podjęte w kierunku ich zastosowania w różnych dziedzinach nauki oraz gospodarki. Przyszłość nowoczesnej technologii chemicznej należy do takich zaawansowanych układów, a ich rozwój jest ze wszech miar uzasadniony.

EN

A review, with 106 refs., of lignin and chitin-matrix composites.

7

Chitozany zwierzęce : charakterystyka, porównanie, wykorzystanie

Tyliszczak B., Bialik-Wąs K., Drabczyk A., Kudłacik S., Sobczak-Kupiec A.

Przemysł Chemiczny

|

2016

|

T. 95, nr 10

2059--2062

PL

Zaprezentowano źródła pozyskiwania i obróbki chityny i chitozanu. Przedstawiony przegląd literaturowy zawiera również informacje dotyczące Beetosanu, chitozanu pochodzącego z pancerzy pszczół. Współcześnie chityna i chitozan (jej deacetylowana pochodna) należą do niezmiernie ważnej grupy polimerów z punktu widzenia medycyny, farmacji, biotechnologii i biomedycyny. Powszechnie są one stosowane w opatrunkach hydrożelowych, ponieważ należą do substancji, które przyspieszają proces gojenia się ran. Duże zainteresowanie tymi polisacharydami wynika przede wszystkim z takich ich właściwości, jak biokompatybilność, biodegradowalność, bakteriostatyczność, brak toksyczności, dobra adsorpcja, bardzo dobra wytrzymałość mechaniczna oraz bioadhezyjność.

EN

A review, with 35 refs. and a particular attention given to Beetosan, a chitosan derived from the exoskeletons of naturally died honeybees.

8

Wysokoazotowe chitynowe materiały węglowe

Ilnicka A., Łukaszewicz J. P.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2016

|

T. 19, nr 2

205--215

EN

The large-scale practical application of fuel cells will be difficult to realize if the expensive platinum-based electrocatalysts for oxygen reduction reactions (ORRs) cannot be replaced by other efficient, low-cost, and stable electrodes. This paper concerns nitrogencontaining carbon materials which can act as a metal-free potential new electrode material. Nitrogen-doped microporous carbons were fabricated by an original simple chemical activation method in which chitin and Na2CO3 were employed as the carbon precursor and activation agent, respectively. In addition, a couple of samples were synthesized with urea. The textural and chemical properties of the porous carbons could be easily controlled by changing the Na2CO3/chitin ratio and activation temperature. The microstructure and composition were extensively investigated by the elemental analysis, low temperature nitrogen sorption, X-ray photoelectron spectroscopy, and scanning electron microscopy. The resulting carbons show well-developed porosity and different amounts of nitrogen, depending on preparation conditions. It is found that the pyrolysis temperature yielded a considerable effect on the pore structure, elemental composition, and chemical configuration. Microporosity was the main contributor to the total pore volume for all carbons. Due to high pore volume, well-suited porosity and high nitrogen content (9.87 wt.%), these porous carbons may be applied as electrode material for oxygen reduction reaction. The presented exceptional features such as simple and convenient preparation procedure, easily obtained raw materials (chitin), and low cost, makes that new nitrogen-doped activated carbons are promising materials for microbial fuel cells.

PL

Otrzymywanie nowych wysokoazotowych materiałów węglowych cieszy się coraz większym zainteresowaniem, o czym świadczą liczne prace pojawiające się na przestrzeni ostatnich lat. Zainteresowanie tą grupą materiałów wynika z szerokiego pola ich zastosowań, m.in. w adsorpcji CO2 lub w urządzeniach elektrochemicznych. Występowanie określonych grup funkcyjnych na powierzchni wysokoazotowych materiałów węglowych determinuje pole ich zastosowań. Nowe materiały węglowe zostały otrzymane poprzez zaproponowaną metodę aktywacji chemicznej, w której chityna i Na2CO3 były odpowiednio wykorzystane jako prekursor węglowy i czynnik aktywujący. Ponadto kilka próbek zsyntetyzowano z dodatkiem mocznika. Własności teksturalne i chemiczne porowatych węgli mogą być łatwo sterowane przez zmianę stosunku Na2CO3/chityna i temperatury aktywacji. Mikrostruktura i skład zostały gruntownie zbadane poprzez analizę elementarną, izotermy sorpcji azotu, rentgenowską spektroskopię oraz skaningową mikroskopię elektronową. Uzyskane węgle wykazują wysoko rozwiniętą porowatość i różne ilości azotu, zależne od warunków prowadzonego procesu. Stwierdzono, że temperatura pirolizy ma znaczący wpływ na strukturę porów, skład pierwiastkowy i konfigurację chemiczną. Temperatura pirolizy od 600 do 900°C wpływa na powierzchnię właściwą i zawartość azotu w węglu aktywowanym. Mikropory stanowią dominującą formę w całkowitej objętości porów. Ze względu na dużą objętość porów, dobrze określoną mikroporowatość i wysoką zawartość azotu (9,87% wag.) te porowate węgle mogą być przykładowo stosowane jako materiał elektrodowy w reakcji redukcji tlenu.

9

Zastosowanie niekonwencjonalnych sorbentów do usuwania Basic Violet 10 z roztworów wodnych

Jóźwiak T., Filipkowska U., Szymczyk P., Mielcarek A.

Inżynieria Ekologiczna

|

2016

|

Nr 47

95--103

PL

W pracy przedstawione zostały wyniki badań efektywności sorpcji popularnego w przemyśle barwnika kationowego Basic Violet 10 (BV10) z wykorzystaniem na sześciu różnych niekonwencjonalnych sorbentów: chityny, trocin, kompostu, kiszonki kukurydzianej, zeolitu i popiołów lotnych. Dla każdego testowanego sorbentu ustalone zostało optymalne pH sorpcji a także wyznaczona została maksymalna pojemność sorpcyjna względem Basic Violet 10. Do opisu danych eksperymentalnych zastosowano trzy popularne modele sorpcji: Langmuir’a, Langmuir’a 2 oraz Freundlicha. Spośród testowanych sorbentów organicznych, najwyższą pojemność względem Basic Violet 10 wykazały trociny (Qmax= 156,5 mg/g) i kiszonka kukurydziana (Qmax= 180,8 mg/g). W przypadku sorbentów mineralnych, takich jak zeolit czy popioły lotne, maksymalna zdolność sorpcyjna Basic Violet 10 wynosiła odpowiednio Qmax= 144,1 mg/g i 170,1 mg/g.

EN

In this study the effectiveness of sorption Basic Violet 10 were examined (the popular in the industry cationic dye), on 6 different non-conventional sorbents: chitin, sawdust, compost, silage corn, zeolite and fly ash. For each test sorbent was determined optimum pH of sorption. Was also a designated the maximum sorption capacity with respect to the Basic Violet 10. The results obtained were analyzed with the use of three sorption isotherms: Freundlich, Langmuir and double Langmuir. Among the organic sorbents tested, the highest capacity relative to Basic Violet 10 shown sawdust (Qmax = 156.5 mg/g) and corn silage (Qmax = 180.8 mg/g). In the case of mineral sorbents such as zeolite or fly ash, the maximum absorptive capacity Basic Violet 10 was respectively Qmax = 144.1 mg/g and 170.1 mg/g.

10

Praktyczne aspekty zastosowania chityny i jej pochodnych w leczeniu ran

Skołucka-Szary K., Rieske P., Piaskowski S.

Chemik

|

2016

|

Vol. 70, nr 2

89--98

PL

Chityna jest polisacharydem o unikatowych właściwościach. W pracy zostały omówione właściwości biologiczne chityny, ograniczenia jej stosowania w przemyśle oraz kierunki modyfikacji chemicznej. Ze względu na rosnące zapotrzebowanie na nowoczesne materiały opatrunkowe, przedstawiono możliwości wykorzystania chityny i jej dwóch najbardziej popularnych pochodnych: chitozanu i dibutyrylochityny, w praktyce klinicznej oraz scharakteryzowano komercyjnie dostępne opatrunki na bazie chityny i chitozanu.

EN

Chitin is a polysaccharide with unique properties. In this paper, we reviewed biological properties of chitin, limitations of its industrial applications and directions of its further chemical modifications. In view of growing demand for the modern wound dressing materials, we discussed potential clinical applications of chitin and its two most popular derivatives: chitosan and dibutyryl chitin. In addition, we characterized commercially available chitin- and chitosan- based wound dressings.

11

The influence of chitin structure on its enzymatic deacetylation

Jaworska M., Roberts G.A.F.

Chemical and Process Engineering

|

2016

|

Vol. 37, nr 2

261--267

EN

The possibility of producing chitosan by enzymatic deacetylation of chitin has been the subject of numerous investigations over the last twenty years, but to date no satisfactory method has been developed. In this paper the influence of chitin chain conformation and chitin particle crystallinity on the enzymatic deacetylation of chitin is investigated to determine the relative importance of these two factors on the process. It is shown that the high crystallinity of chitin is the main obstacle to converting chitin to chitosan by enzymatic deacetylation.

12

Synteza i aplikacja nowych pochodnych wybranych polisacharydów. Cz. II, Badania laboratoryjne

Szuster L., Wyrębska Ł., Stawska H., Lasoń-Rydel M., Krępska M.

Technologia i Jakość Wyrobów

|

2015

|

R. 60

5--12

PL

W artykule przedstawiono wyniki prac laboratoryjnych poświęconych syntezie i badaniu możliwości wytwarzania form aplikacyjnych pochodnych polisacharydów celem poprawy możliwości praktycznego ich zastosowania. Jako surowców użyto trzech naturalnych polisacharydów – chityny, chitozanu i alginianu sodu. Modyfikacja chemiczna miała na celu nadanie produktom wyższej od substratów rozpuszczalności, a tym samym łatwiejszej ich aplikacji. Polegała ona na zwiększeniu hydrofilowości poprzez reakcję otrzymywania fosforowych pochodnych chityny, biguanidynowania chitozanu, wytworzenia kompleksów polielektrolitowych chitozan/alginian oraz utworzeniu kopolimerów kwas mlekowy/chitozan. W przedstawionych badaniach opisano opracowany sposób syntezy tych pochodnych oraz możliwości wytwarzania ich form aplikacyjnych. Budowę otrzymanych związków potwierdzono spektrofotometrycznie widmami w podczerwieni. Wyniki przeprowadzonych badań nie odbiegają od wyników prezentowanych w literaturze. W części dotyczącej wniosków określono możliwości aplikacyjne otrzymanych pochodnych polisacharydów.

EN

The article presents the results of laboratory experiments on the synthesis of polysaccharides derivatives to increase the possibilities of their practical application. As substrates to the synthesis have been used three natural polysaccharides- chitin, chitosan and sodium alginate. This article describes in detail the methods of synthesis of polysaccharide derivatives, i.a. the formation of phosphate derivatives, polyelectrolyte complexation of chitosan-alginate and formation of chitosan/alginate copolymers. The chemical modification would result in a higher solubility of products and therefore easier application of them. The structure of products (polysaccharides derivatives) was confirmed by spectrophotometry infrared spectra and the results of experiments carried out do not differ from the results presented in the literature. It allows to determine the possibility of application of these compounds and conducting further researches in the future.

13

Biodegradowalne polimery w materiałach opakowaniowych

Niedzielska E., Masek A.

Eliksir

|

2015

|

nr 1

20--22

14

Synteza i aplikacja nowych pochodnych wybranych polisacharydów. Cz. 1, Przegląd literatury

Wyrębska Ł., Szuster L., Stawska H.

Technologia i Jakość Wyrobów

|

2014

|

R. 59

3--16

PL

Artykuł omawia aktualny stan wiedzy w zakresie modyfikacji wybranych polisacharydów (chityny, chitozanu i alginianu) majacych na celu otrzymanie kopolimerów, mogących znaleźć zastosowanie przede wszystkim w obszarze zastosowań medycznych.

EN

The article discusses the current state of knowledge regarding the modification of selected polysaccharides (chitin, chitosan and alginat ) in order to obtain copolymers, which can be used primarily in the area of medical applications.

15

Kopoliester butyrylo-acetylowy chityny jako nowy aktywny składnik nanokompozytów polimerowo-włóknistych

Draczyński Z.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2013

|

Z. 449

1--149

PL

W pracy przedstawiono nowe perspektywiczne źródło chityny - ciała pszczół miodnych. Opracowano metodykę pozyskiwania i oczyszczania chityny o dogodnych do dalszych prac parametrach fizykochemicznych. Wykazano, iż chityna pozyskiwana z tego źródła charakteryzuje się budową i właściwościami fizykochemicznymi zgodnymi z chityną handlową, pozyskiwaną z odpadów przemysłu spożywczego. Wykazano możliwość przeprowadzenia syntezy nowego polimeru - estrowej pochodnej chityny zawierającej w łańcuchu polimerowym dwie różne grupy boczne, pochodzące od kwasu masłowego (grupy butyrylowe) oraz od kwasu octowego (grupy acetylowe). Ta pochodna chityny, odznaczająca się dobrą rozpuszczalnością w popularnych rozpuszczalnikach organicznych, powstaje w wyniku estryfikacji chityny mieszaniną bezwodników kwasu masłowego i octowego. W trakcie realizacji pracy opracowano optymalne warunki syntezy kopoliestru butyrylo-acetylowego chityny (BAC) o założonych parametrach fizyko-chemicznych. Do syntezy kopoliestru chityny zastosowano dwie metody otrzymywania: syntezę w warunkach homogenicznych w środowisku kwasu metanosulfonowego, będącego katalizatorem reakcji i jednocześnie rozpuszczalnikiem reagentów i produktu reakcji, oraz syntezę w warunkach heterogenicznych w obecności kwasu nadchlorowego jako katalizatora reakcji estryfikacji. Wykonano serię syntez kopoliestru chityny, które różniły się udziałem molowym grup butyrylowych i acetylowych oraz wartościami lepkości istotnej, proporcjonalnej w stosunku do masy molowej. Opracowane warunki prowadzenia syntezy pozwalają otrzymać gotowe produkty o odpowiednim, oczekiwanym składzie chemicznym w postaci proszku z przeznaczeniem na długotrwałe ich przechowywanie lub w postaci stabilnych roztworów w etanolu, przeznaczonych do formowania z nich włókien. Opracowano optymalne warunki wytwarzania włókien z kopoliestru butyrylo-acetylowego chityny metodą z roztworu na mokro, a także włókien z tego polimeru zawierających ceramiczne dodatki: hydroksyapatyt (HAp) bądź trójfosforan wapnia (TCP) w postaci nanocząstek. Różniące się budową chemiczną nanododatki HAp i TCP wprowadzano do roztworu przędzalniczego w postaci zawiesiny, uprzednio poddanej procesowi sonikacji. Uzyskane w optymalnych warunkach przędzenia włókna z BAC o składzie 95% grup butyrylowych i 5% grup acetylowych, zawierające nanododatki HAp bądź TCP, odznaczały się wytrzymałością właściwą w zakresie 16-24 cN/tex przy stopniu krystaliczności 24-25%. Jest to zakres wytrzymałości odpowiedni do uzyskania kompozytu polimerowo-włóknistego typu MD. Na bazie obu rodzajów włókien z kopoliestru BAC zawierających nanododatki wytworzono kompozyty polimer owo-włókniste, stosując jako matrycę kompozytu poli(ε-kaprolakton) (PCL). Kompozyty te zbadano pod względem możliwości zastosowania ich jako nowego materiału implantacyjnego. Wytworzono kompozyty o porowatej strukturze. Porowatość struktury 2D wytwarza się w wyniku resorpcji składnika włóknistego BAC po aplikacji implantu. Dwupoziomowa struktura porowata kompozytu 3D zostaje uzyskana w wyniku sublimacji rozpuszczalnika matrycy PCL w etapie jego wytwarzania, a następnie w wyniku stopniowej resorpcji składnika włóknistego w materiale implantacyjnym. Resorpcji BAC towarzyszy uwolnienie nanododatków HAp bądź TCP, które migrują do otaczającej implant tkanki kostnej, powodując jej odbudowę. Obecność w kompozytach kopoliestru chityny korzystnie wpływa na zwiększenie zwilżalności, zmianę profilu powierzchni, podwyższa trwałość oraz bioakty-wność tworzywa w środowisku in vitro szczególnie wówczas, gdy składnik włóknisty stanowią włókna z BAC zawierające nanododatek HAp. Stwierdzono, iż włóknista mikrostruktura kompozytów typu 3D stanowi środowisko sprzyjające adhezji komórek i późniejszej neowaskularyzacji tkanki łącznej. Kompozyty te wykazują biozgodność, charakteryzują się pozytywną odpowiedzią komórkową, a dzięki obecności fazy włóknistej wzrasta liczebność i aktywność komórek tkanki kostnej. W zależności od udziału fazy włóknistej w kompozycie, wprowadzonej w postaci krótkich włókien BAC, możliwe jest uzyskanie kontrolowanej biodegradowalności. Wytypowany na podstawie badań właściwości mechanicznych właściwy udział fazy włóknistej w kompozycie typu 2D powinien wynosić 2%. Dla kompozytów typu 3D korzystny okazuje się wyższy udział fazy włóknistej wynoszący 20%.

EN

The paper presents a new perspective source of chitin - bodies of naturally dead honeybees. A method for obtaining and purification of chitin suitable for further work physicochemical parameters was developed. It has been shown that chitin obtained from this source has the structure and physicochemical properties compliant with commercial chitin extracted from the food industry. It has been shown possible to carry out the synthesis of a new polymer - ester derivative of chitin containing the two different pendant groups derived from butyric acid (butyryl groups) and acetic acid (acetyl groups). This derivative of chitin, which has good solubility in common organic solvents, is formed by esterification of chitin by a mixture of butyric acid anhydride and acetic acid anhydride. In the course of the work optimal synthesis conditions of the copolyester butyrylacetyl chitin (BAC) with established physical and chemical parameters was developed. For the synthesis of chitin copolyester two methods of preparation were used: synthesis in homogeneous conditions in an environment of methanesulfonic acid, which is the reaction catalyst and solvent of the reactants and reaction products at the same time, and the synthesis under heterogeneous conditions in the presence of the perchloric acid as the esterification catalyst. A series synthesis of a chitin copolyester, which involving differed molar of acetyl and butyryl moieties, and the intrinsic viscosity values which is proportional to the molar mass. Developed conditions of carrying out the synthesis allows to obtain final products with the appropriate, expected chemical composition in powder form intended for long-term storage thereof or in the form of stable solutions in ethanol, for the formation from them fibers. Optimal conditions of copolyester fiber made from the butyrylacetyl chitin solution using wet method as well as fibers from the polymer-containing ceramic additives: hydroxyapatite (HAp), or calcium triphosphate (TCP) in the form of nanoparticles was developed. Differing in chemical structure of TCP and HAp nanoadjectives were introduced into the spinning solution in the form of a suspension in a solvent previously subjected to the process of sonication. Obtained fiber BAC containing 95% of butyryl and 5% of the acetyl groups additionally contain the nanoparticles of HAp or TCP under the optimal conditions of a fiber spinning process, were characterized by tenacity of 16-24 cN/tex at the degree of crystallinity of 24-25%. This is an appropriate strength range to a produce the composite polymer-fiber type MD. On the basis of both the fibers of a copolyester BAC containing nanoadditives the polymer-fiber composites were prepared using the poly (ε-caprolactone) as a template (PCL) of composite. These composites were tested for their use as a new implant material. Prepared composites have a porous structure. Porosity of 2D structure is produced as a result of resorption of BAC fiber component after application of the implant. A two-level porous structure (3D) of the composite has been obtained by the solvent of the PCL matrix sublimation at the stage of its manufacture, and then as a result of gradual resorption of the fiber component from implantation material. BAC resorption is accompanied by the release of nanoadditives HAp or TCP, which migrate to the bone surrounding the implant, causing its reconstruction. The presence of chitin copolyester in the composites beneficial for increasing the wettability, change the profile of the surface, increases the stability and bioactivity of the material in an environment in vitro especially when the fiber are the fibers of the BAC containing nano HAp. It was found that microstructure of a fibrous composites 3D has a favorable environment for cell adhesion and the subsequent neovascularization of tissue. These composites exhibit the biocompatibility, characterized by positive response to the cell, and by the presence of fibrous phase increases the number and activity of bone cells. Depending on the presence of the fiber phase in the composite introduced in the form of short fibers BAC, it is possible to obtain a controlled its biodegradability. Thus selected on the basis of the mechanical properties appropriate participation phase in the composite fiber type 2D should be 2%. For 3D composites favorable higher proportion of fibrous phase of 20% appears.

16

Modyfikacja fizyczna poliaminosacharydów poliestrami laktonów

Sobecki P.P, Pabin-Szafko B.

Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej. Budowa Maszyn i Zarządzanie Produkcją

|

2010

|

Nr 12

305-310

PL

Modyfikowano właściwości poliaminosacharydu, dibutyrylochityny (DBC), za pomocą kopoliestrów alifatycznych (PCLG). Ważnym etapem pracy była synteza kopoliestrów o stałym składzie monomerów i różnych masach cząsteczkowych, oparta o kontrolowaną polimeryzację z o-twarciem pierścienia laktonów (laktydu, e-kaprolaktonu, glikolidu). Sporządzono jednorodne mieszaniny (o równym udziale masowym) kopoliestrów PCLG z DBC w dichlorometanie i otrzymano z nich folie, które poddano badaniom na chłonność w wodzie i degradacji hydrolitycznej w środowiskach o różnym pH (zasadowym, kwaśnym i płynu fizjologicznego). Stwierdzono, że masa molowa PCLG wyraźnie wpływa na szybkość hydrolizy kompozycji; im mniejsza Mn PCLG, tym hydroliza zachodzi szybciej. Poprzez zastosowanie PCLG o wybranej masie molowej można wpływać na szybkość degradacji układów DBC/PCLG.

EN

A polyaminosaccharide, namely dibutyrylchitin (DBC), was modified by physical blending with aliphatic copolyesters (PCLG). The PCLG copolyesters were synthesized by ring-opening polymerization in the melt using L-lactide, glycolide and e-caprolactone as monomers. The polymerizations were performed in order to obtain polyesters with constant composition and varying molecular weights. The homogeneous DBC/PCLG blends were obtained via solvent-casting technique utilizing dichloromethane as a co-solvent. This paper presents the results of water absorption (hydrophilicity) of the blends and their degradation in different pH conditions (alkaline, acidic and physiological fluid). It was demonstrated that the molar mass of PCLG strongly affected the rate of hydrolysis of the blends, i.e. the lower molar mass, the faster hydrolysis rate. By the use of selected molar mass of PCLG, it is possible to tailor the rate of degradation of the DBC/PCLG systems.

17

Zastosowanie technik chromatograficznych do analizy chityny i chitozanu

Kumirska J., Stepnowski P.

LAB Laboratoria, Aparatura, Badania

|

2010

|

R. 15, nr 4

24-29

18

Market for Starch, Hemicellulose, Cellulose, Alginate, its Salts and Esters, and Natural Polymers, Including Chitin and Chitosan: Analysis Results

Wysokińska Z.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2010

|

Vol. 18, no. 6 (83)

7--13

EN

The objective of this paper is the presentation of the results of an analysis of selected polysaccharide markets, with special reference to starch, hemicellulose, cellulose, alginate, its salts and esters, and natural polymers, including the chitin and chitosan market. Research was conducted on the basis of Eurostat and Comtrade-UN statistical data for the years 2005-2007 for production, import, export, and market volumes of the countries of the “15” (the “old” member states of the European Union) as well as of the “12” new European Union member states (which became European Union members in 2004 and 2007). This analysis has demonstrated that over the years examined for the product groups analysed, the European Union markets for starch, hemicelluloses and cellulose, and natural polymers, including chitin and chitosan have the greatest development potential. There was only a lack of development potential in the alginate market. The dominant position on all of the markets analysed is occupied by producers from the countries of the “15”. From among the new member states, the market position of Poland is, in most cases, among the most notable from amongst the countries of Central and Eastern Europe, where it is the highest on the European cellulose market (5.8%), followed by hemicellulose (3.6%), starch (approximately 3%), alginate (approximately 2%), and polymers, including chitin and chitosan (approximately 1%).

PL

Celem artykułu jest przedstawienie wyników analizy rynku skrobi, enzymów, w tym hemicelulozy, celulozy, alginianu, jego soli i estrów, polimerów naturalnych, w tym chityny i chitozanu. Analiza została przeprowadzona na podstawie danych statystycznych Eurostat dla lat 2005-2007 dla produkcji, importu, eksportu oraz wolumenu rynkowego w odniesieniu do krajów 15-tki (tzw. „starych krajów członkowskich UE ) oraz do 12 nowych krajów członkowskich UE (które do UE przystąpiły w latach 2004 i 2007). Analiza wykazała, że do najbardziej rozwojowych rynków UE należą: rynek skrobi, enzymów (w tym hemicelulozy), celulozy oraz polimerów naturalnych, w tym chityny i chitozanu, natomiast brak tendencji rozwojowych wystąpił tylko na rynku alginianu. Dominującą pozycję na wszystkich analizowanych rynkach zajmują głównie producenci krajów „15-tki”. Wśród nowych państw członkowskich pozycja rynkowa Polski należy w większości przypadków do najbardziej liczących się wśród krajów Europy Środkowej i Wschodniej, przy czym najwyższa jest ona na europejskim rynku celulozy (5,8%), następnie enzymów, w tym hemicelulozy (3,6%), skrobi – ok.3%, alginianu (ok.2%) a następnie polimerów w tym chityny i chitozanu – (ok.1%).

19

Description of the adsorption and desorption of Black 5 onto chitin and chitosan − isotherm equations

Filipkowska U.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2010

|

Vol. 18, no. 5 (82)

105--109

EN

The sorption and desorption of a reactive dye − Black 5, commonly used in the textile industry, from aqueous solutions onto chitin and chitosan was studied. Following the adsorption of the dye at pH 3, its desorption was carried out at pH 11. Equilibrium isotherms were analysed using the following isotherms: the Freundlich, the Langmuir, the two-site Langmuir and the three-parameter Redlich-Peterson. All four isotherm equations showed a good fit to experimental data. The best-fitting isotherm was the two-site Langmuir, i.e. the heterogeneous model.

PL

W pracy badano sorpcję i desorpcję barwnika reaktywnego Black 5 z roztworów wodnych na chitynie i chitozanie. Proces adsorpcji prowadzono przy pH 3,0 a desorpcji przy pH 11,0. Do opisu danych doświadczalnych wykorzystano modele: Freundlicha, Langmuira, podwójnego równania Langmuira i trzyparametrowego Redlicha-Petersona. Wszystkie cztery analizowane równania wykazywały dobre dopasowanie do wyników eksperymentalnych. Najlepsze dopasowanie uzyskano dla heterogenicznego modelu opisanego podwójnym równaniem Langmuira. Stałe wyznaczone z tego równania wskazały na odmienny mechanizm wiązania barwnika w miejscach aktywnych pierwszego i drugiego rodzaju.

20

Degradation of chitin in natural environment : role of Actinomycetes

Swiontek Brzezinska M., Lalke-Porczyk E., Donderski W., Walczak M.

Polish Journal of Ecology

|

2009

|

Vol. 57, nr 2

229-238

EN

The actinomycetes in water samples and bottom sediments of lowland, eutrophic lake as well as in soil (farmland, sandy) of the lake basin were studied. Chitin-degrading actinomycetes were isolated (with a plate technique) from each habitat; subsequently, their chitinolytic activity (with the fluorometric method) was determined in relation to temperature (10-50[degree]C) and the physical type of chitinous substance (colloidal chitin, chitin powder, and shrimp shells). This study demonstrated that actinomycetes were the most abundant in soil samples (average of 18x10[^3] CFU g[^-1] in farmland soil, 9x10[^3] CFU g[^-1] in sandy soil), and the least abundant in water samples (average of 2.7x10[^1] CFU mL[^-1] in lake water at neutral pH, 0.6x10[^1] CFU mL[^-1] in lake water with alkaline pH). The highest percentage of chitinolytic actinomycetes was observed in soil (average of 80% in sandy soil and 85% in farmland soil). Chitinolytic actinomycetes also made up a large fraction of total actinomycetes in water samples (average of 73%). In silt and sandy sediments, percentages of chitinolytic actinomycetes equaled 23 and 15%, respectively. Actinomycetes collected in soil were characterized by the highest activity (average of 14 nmol MUF mg[^-1] of protein h[^-1] in farmland soil, 8.5 nmol MUF mg[^-1] protein h[^-1] in sandy soil). The lowest activity was observed among benthic actinomycetes (average of 5.4 nmol MUF mg[^-1] of protein h[^-1] in silt, 0.65 nmol MUF mg[^-1] protein h[^-1] in sandy sediments). The impact of temperature and the type of chitinous substrate on the activity of chitinases produced by actinomycetes demonstrated that their activity peaked at 40[degree]C and in the presence of colloidal chitin. Observed differences in actinomycetales number and activity in the lake and the soil may be explained by higher accumulation of chitin substances in the soil. This polymer allows microorganisms to continually synthesize chitinolytic enzymes and take active part in that compound decomposition.