لخّصلي

41. أحد العوامل الأساسية التي تميز الجزيء هو وزنه الجزيئي، حيث تعتبر معرفة الوزن الجزيئي للسكريات مهمة لفهم تطبيقاتها ودورها في الأنظمة الحية، حيث الوزن الجزيئي للشينوزان (Mw) هو خاصية مرتبطة بعدد الوحدات الأحادية من البوليمر الحيوي، الرنين المغناطيسي النووي، قياس اللزوجة، كروماتوغرافيا نفاذية الهلام (GPC) ، فإن هذه الطريقة لها عيب كونها ليست مطلقة لأنها تعتمد على الإرتباط بين قيم اللزوجة الجوهرية وقيم الوزن الجزيئي، تعطي هذه التقنيات المطبقة على الشيتوزان نتائج متنوعة، 2.1. تعتمد لزوجة الشيتوزان على درجة نزع الأسيتيل هذا البوليمر، حيث كلما زادت درجة نزع الأسيتيل، زادت مجموعات الأمين الحرة الموجودة، وكلما زادت قابلية الذوبان في الشيتوزان ، وبالتالي تزداد لزوجته [36]. لتحديد اللزوجة هناك طرق مختلفة والأكثر استخداما هو مقياس اللزوجة [34]. 3.1. درجة نزع الأسيتيل (DD) أهم ما يميز الشيتوزان هي درجة نزع الأسيتيل، وتحدد قيمة درجة نزع الأسيتيل ما إذا كان البوليمر هو الكيتين أو الشيتوزان، التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء (FTIR)، معابرة الجهد والرنين المغناطيسي ( NMR) [4] . 4.1. 4.1. الخصائص الحرارية يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى تغيير الخصائص الفيزيائية والكيميائية المحلول الشيتوزان مثل الذوبان ، اللزوجة والتغيرات الهيكلية وما إلى ذلك ، بشكل عام يتسبب تسخين المحلول البوليمري في التفكك وفقدان الإستقرار [38]. يمتلك الشيتوزان عددا من السمات الجديرة بالملاحظة عندما يتعلق الأمر بخصائصه الحرارية، بما في ذلك: الإستقرار الحراري: يتمتع الشيتوزان بإستقرار حراري جيد نسبيا، حيث تتراوح درجة حرارة تحلله عادة بين 200 300 درجة مئوية، وهي درجة الحرارة التي ينتقل عندها من حالة صلبة إلى حالة أكثر ليونة وأكثر مرونة، و يتأثر Tg بعوامل مثل درجة نزع الأسيتيل والوزن الجزيئي ووجود الملدنات بشكل عام يظهر الشيتوزان Tg في حدود 50 إلى 100 درجة مئوية (39). يشار إلى هذا التدهور الناتج عن التسخين المفرط بمعدل مختلف إلى التدهور الحراري ويمكن قياسه عن طريق التحليل الحراري الوزني (TGA) للمحلول. يمكن إجراء هذا التحلل في ثلاث خطوات: أولا في نطاق درجة حرارة 30-110 درجة مئوية، يحدث التبخر لإزالة الرطوبة من المحلول البوليمري ثانيا. في نطاق درجة حرارة 180-340 درجة مئوية، عند درجة حرارة 470 درجة مئوية، لوحظ فقدان الوزن لاحقا للشيتوزان [40]. نقطة الإنصهار: لا يحتوي الشيتوزان على نقطة انصهار محددة جيدا مثل بعض المواد البلورية، ولكنه يخضع التدهور وتحلل تدريجي عند التسخين، التغيير سلوكه الحراري وإنشاء مواد ذات درجات حرارة انصهار أو تحلل محددة.

1.4.1. الخصائص الفيزيائية

1.1.41. الوزن الجزيء

أحد العوامل الأساسية التي تميز الجزيء هو وزنه الجزيئي، حيث تعتبر معرفة الوزن الجزيئي للسكريات مهمة لفهم تطبيقاتها ودورها في الأنظمة الحية، حيث الوزن الجزيئي للشينوزان (Mw) هو خاصية مرتبطة بعدد الوحدات الأحادية من البوليمر الحيوي، حيث يؤثر الوزن الجزيئي للشيتوزان بشكل كبير على الخصائص الفيزيائية

والكيميائية للبوليمر [34].

توجد العديد من التقنيات المستعلمة لحساب الوزن الجزي للشيتوزان مثل طريقة تشتت الضوء، الرنين المغناطيسي النووي، قياس اللزوجة، كروماتوغرافيا نفاذية الهلام (GPC) ، وكروماتوغرافيا استبعاد الحجم وتعتبر طريقة قياس اللزوجة الأبسط والأكثر شيوعا لتحديد الوزن الجزيئي للشيتوزان ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة لها عيب كونها ليست مطلقة لأنها تعتمد على الإرتباط بين قيم اللزوجة الجوهرية وقيم الوزن الجزيئي، تعطي هذه التقنيات المطبقة على الشيتوزان نتائج متنوعة، وبالتالي فإن مقارنة المواد البوليمرية التي تم الحصول عليها أخيرا من مختلف المصادر أمر شاق ومعقد بشكل عام فالشيتوزان له وزن الجزيئي يتراوح من 20 إلى 1200 كيلو دالتون، و فيما يتعلق بالوزن الجزيئي يمكن تصنيف الشيتوزان إلى : الشيتوزان منخفض الوزن الجزيئي، الشيتوزان متوسط الوزن الجزيئي والشيتوزان عالي الوزن الجزيئي [35].

2.1.4.1 . اللزوجة

تعتمد لزوجة الشيتوزان على درجة نزع الأسيتيل هذا البوليمر، حيث كلما زادت درجة نزع الأسيتيل، زادت مجموعات الأمين الحرة الموجودة، وكلما زادت قابلية الذوبان في الشيتوزان ، وبالتالي تزداد لزوجته [36].

تعتمد اللزوجة أيضا على تركيز البوليمر تزداد مع التركيز، ودرجة الحرارة تنخفض مع زيادة درجة الحرارة)، والوزن الجزيئي تزداد اللزوجة الجوهرية مع زيادة الوزن الجزيئي، وأخيراً على الرقم الهيدروجيني (كلما انخفض زادت اللزوجة، لتحديد اللزوجة هناك طرق مختلفة والأكثر استخداما هو مقياس اللزوجة [34].

3.1.41. درجة نزع الأسيتيل (DD)

أهم ما يميز الشيتوزان هي درجة نزع الأسيتيل، حيث كشفت العديد من الدراسات والطرق المختلفة لإنتاج الشيتوزان أن معظم الخصائص بما في ذلك الخصائص الفيزيائية مثل اللزوجة والحرارة والاستقرار والخصائص الكيميائية مثل الذوبان ودرجة الحموضة للمحلول والتفاعل تتأثر بدرجة كبيرة بدرجة نزع الأسيتيل، ويتم تعريفدرجة نزع الأسيتيل (DD) على أنها نسبة عدد مجموعات الجلوكوزامين إلى العدد الإجمالي لمجموعات

N-acetylglucosamine (GlcNAc) and glucosamine (GlcN) groups

وتحدد قيمة درجة نزع الأسيتيل ما إذا كان البوليمر هو الكيتين أو الشيتوزان، ويعتبر البوليمر الشيتوزان إذا كانت قيمة DD أعلى من 60% [37].

توجد العديد من الأساليب التحليلية التي تستخدم لتقييم درجة نزع الأسيتيل، على سبيل المثال، التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء (FTIR)، التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR)، التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية، معابرة الجهد والرنين المغناطيسي ( NMR) [4] .

4.1.4.1. الخصائص الحرارية

يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى تغيير الخصائص الفيزيائية والكيميائية المحلول الشيتوزان مثل الذوبان ، اللزوجة والتغيرات الهيكلية وما إلى ذلك ، بشكل عام يتسبب تسخين المحلول البوليمري في التفكك وفقدان الإستقرار [38].

يمتلك الشيتوزان عددا من السمات الجديرة بالملاحظة عندما يتعلق الأمر بخصائصه الحرارية، بما في ذلك:

الإستقرار الحراري: يتمتع الشيتوزان بإستقرار حراري جيد نسبيا، حيث تتراوح درجة حرارة تحلله عادة بين 200 300 درجة مئوية، و قد تختلف درجة حرارة التحلل اعتمادًا على عوامل مثل: الوزن الجزيئي ودرجة نزع الأسيتيل [39].

درجة حرارة انتقال الزجاج (T) يحتوي الشيتوزان على درجة حرارة انتقال زجاجي، وهي درجة الحرارة التي ينتقل عندها من حالة صلبة إلى حالة أكثر ليونة وأكثر مرونة، و يتأثر Tg بعوامل مثل درجة نزع الأسيتيل والوزن الجزيئي ووجود الملدنات بشكل عام يظهر الشيتوزان Tg في حدود 50 إلى 100 درجة مئوية (39).

يشار إلى هذا التدهور الناتج عن التسخين المفرط بمعدل مختلف إلى التدهور الحراري ويمكن قياسه عن طريق التحليل الحراري الوزني (TGA) للمحلول.

يمكن إجراء هذا التحلل في ثلاث خطوات:

أولا في نطاق درجة حرارة 30-110 درجة مئوية، يحدث التبخر لإزالة الرطوبة من المحلول البوليمري

ثانيا. في نطاق درجة حرارة 180-340 درجة مئوية، يحدث التحلل.

ثالثا، عند درجة حرارة 470 درجة مئوية، لوحظ فقدان الوزن لاحقا للشيتوزان [40].نقطة الإنصهار: لا يحتوي الشيتوزان على نقطة انصهار محددة جيدا مثل بعض المواد البلورية، ولكنه يخضع التدهور وتحلل تدريجي عند التسخين، ومع ذلك من المهم ملاحظة أنه يمكن مزج الشيتوزان أو تعديله بمواد أخرى

التغيير سلوكه الحراري وإنشاء مواد ذات درجات حرارة انصهار أو تحلل محددة.

الموصلية الحرارية يتميز الشيتوزان بموصلية حرارية منخفضة نسبيا، مما يجعله مناسبا للتطبيقات التي يكون فيها العزل الحراري مطلوبًا، يمكن أن تكون هذه الخاصية مفيدة في مجالات مثل مواد التعبئة والتغليف أو ضمادات الجروح، حيث يكون العزل الحراري وإدارة الرطوبة مهمين [40].

التمدد الحراري: يُظهر الشيتوزان عادة معاملا إيجابيا للتمدد الحراري، مما يعني أنه يتمدد عند تسخينه

وينكمش عند تبريده و يعتمد حجم التمدد الحراري على عينة الشيتوزان المحددة وتكوينها [40].

ومن الجدير بالذكر أن الخصائص الحرارية للشيتوزان يمكن تعديلها بعدة عوامل، بما في ذلك درجة نزع الأسيتيل، الوزن الجزيئي طرق المعالجة، وإضافة مواد أخرى، يمكن استخدام هذه التعديلات لتخصيص الشيتوزان التطبيقات محددة تتطلب خصائص حرارية مختلفة (40).