A Review of the Antimicrobial Activity of Chitosan

Revisión de la actividad antimicrobiana del quitosano

El quitosano, un polisacárido hidrofílico versátil derivado de la quitina, tiene un amplio espectro antimicrobiano al que son muy sensibles las bacterias gramnegativas, grampositivas y los hongos. En la presente revisión, se presentan y discuten brevemente tres mecanismos antimicrobianos posibles y aceptados para el quitosano. Se describe la dependencia de la actividad del peso molecular polimérico (MW) y el grado de acetilación (DA). Se resumen las concentraciones inhibitorias mínimas (CIM) del quitosano según los datos recientes hallados en la bibliografía. También se analiza el potencial para mejorar el crecimiento inhibitorio de bacterias mediante el uso de derivados de quitosano solubles en agua. Los datos indican que la eficacia del quitosano varía y depende de las especies de microorganismos objetivo.

INTRODUCCIÓN

La quitina es un polisacárido de origen animal que se encuentra abundante en la naturaleza y se caracteriza por una estructura fibrosa. Forma la base del principal constituyente del esqueleto externo de insectos y crustáceos como gambas, cangrejos y langostas. La estructura química de la quitina es similar a la de la celulosa, ya que tiene un grupo hidroxilo en cada monómero sustituido por un grupo acetilamina (Figura 1). La extracción de quitina implica una eliminación ácida del carbonato cálcico (desmineralización), generalmente por reacción en caliente con HCl, HNO3 o HCl, seguida de una desproteinización (eliminación de proteínas). Esta etapa suele realizarse mediante tratamientos alcalinos (por ejemplo, con NaOH). En su forma cruda, la quitina tiene una estructura cristalina muy ordenada, es translúcida, resistente y bastante dura. Sin embargo, es poco soluble y poco reactiva.

La estructura de la quitina puede modificarse eliminando los grupos acetilo, que están unidos a radicales amina en la posición C2 en el anillo de glucano, mediante una hidrólisis química en solución alcalina concentrada a temperatura para producir una forma desacetilada (Figura 1). Cuando la fracción de grupos amina acetilados se reduce al 40-35%, el copolímero resultante, (1 → 4)-2-amina-2-deoxi-β-D-glucano y (1 → 4)-2-acetamida-2-deoxi-β-D-glucano, se denomina quitosano. El quitosano se caracteriza por su peso molecular (MW) y el grado de acetilación (DA). Comercialmente, el quitosano está disponible con > 85% de unidades desacetiladas (DA < 15%), y pesos moleculares (MW) entre 100 y 1000 kDa. No existe una norma específica para definir el MW, pero se acepta que bajo MW 150 kDa.

El quitosano es una base débil e insoluble en agua, pero soluble en soluciones ácidas acuosas diluidas por debajo de su pKa (~6,3), en las que puede convertir unidades de glucosamina (-NH2) en la forma protonada soluble (-NH+3). La solubilidad del quitosano depende de su origen biológico, peso molecular y grado de acetilación.