Физико-химические свойства и применение хитина и хитoзана. Хитин — «нераскрученная звезда» полисахаридов Основной компонент экзоскелета

Концепция экзоскелета капсульного типа для аварийноспасательных операций

Зельцер А. Г.1 , Верейкин А. А.1, * , Гойхман А. В.1 , Савченко А. Г.1 , Жуков А. А.1 , Демченко М. А.1

УДК: 21.865.8, 623.445.1, 623.445.2

1 Россия, МГТУ им. Н.Э. Баумана

Введение

Существующие на данный момент модели экзоскелетов представляют собой конструкцию рамного типа, имеющую минимум связей с телом человека. Так экзоскелет нижних конечностей BLEEX ремнями закрепляется на стопах, голенях и спине че- ловека-оператора, причём жёстко он крепится лишь к стопам.

Предлагается принципиально новая концепция исполнительного механизма (ИМ) экзоскелета, в основе которой лежит идея о том, что ИМ помимо увеличения физических возможностей человека должен обеспечивать и защиту его тела, что вполне обосновано в недетерминированных условиях проведения аварийно-спасательных операций. Поставлена задача обеспечить создание универсальной конструкции ИМ, которая позволит при необходимости создать линейку экзоскелетов, в число которых будет входить и вариант, предназначенный для ведения боевых действий. В этом случае силовой каркас заменяется бронекаркасом.

1. Определение взаимного расположения сочленений

В качестве предварительного этапа синтеза древовидной кинематической схемы ИМ экзоскелета были намечены активные и пассивные степени подвижности. Под активными понимают управляемые степени подвижности, а под пассивными – неуправляемые. Была получена предварительная схема размещения сочленений ИМ (рис. 1) и выбраны диапазоны изменения обобщённых координат в сочленениях, которые требуется уточнить в дальнейшем, ориентируюсь на предыдущие работы и антропометрические данные (в том числе предлагаемые модулем эргономического проектирования программного комплекса CATIA). Также определены предварительные размеры экзоскелета и расположение

узлов друг относительно друга. На данном этапе конструкция каркаса не прорабатывалась.

Рис. 1. Предварительная схема размещения сочленений ИМ экзоскелета

2. Проработка общей концепции исполнительного механизма

При проработке взаимного расположения основных узлов были выявлены проблемы, сопутствующие выбранной капсульной конструкции, связанные с жёсткой привязкой движений конструкции к движениям человека. Так для степени подвижности бедренного звена экзоскелета движение типа приведение-отведение (изменение крена), реализованное за счёт цилиндрического шарнира на основе стандартного подшипникового узла, приводит к проникновению звена ИМ в тело человека, что совершенно недопустимо. В современных образцах экзоскелетов проблемы такого рода решаются:

 удалением звена ИМ от тела человека в направлении, перпендикулярном к сагиттальной плоскости;

 назначением диапазона изменения обобщённой координаты сочленения, значительно меньше допустимого, определённого из антропометрических параметров;

 сильным разнесением в пространстве осей поворота сочленений, обеспечивающих изменение положения бедра по крену и тангажу.

Принятая ранее концепция не позволяет решать проблемы вышеперечисленными способами. Предложено решение, заключающееся в применении шарниров с виртуальны-

2307-0595, Инженерный вестник , № 03, 2015

ми осями поворота, совпадающими с осями поворота соответствующих сочленений человека. Разработаны принципиальные схемы узлов, соответствующих принятой концепции. Остановимся подробнее на спине и бедре ИМ экзоскелета.

2.1 Степени подвижности спины

Спина человека обладает высокой подвижностью, однако концепция, положенная в основу современных образцов экзоскелетов, не позволяет в полной мере реализовать её подвижность. ИМ значительно ограничивает движения человека-оператора, соответствующие изменению положения спины по рысканию.

Размещение за спиной простого цилиндрического шарнира не решает проблемы (рис. 2). Позвоночник в данном случае является осью поворота, потому при размещении пары вращения вне тела, получим вторую, не совпадающую с первой ось, что может привести к повреждениям позвоночника и тела оператора.

Рис. 2. Кинематическая схема спины исполнительного механизма экзоскелета

Выходом из создавшейся ситуации является применение сочленения с виртуальной осью поворота, совпадающей с осью поворота спины человека, каковой является позвоночник. На рис. 3 приведено схематическое устройство спинного узла, представляющего собой направляющую качения, изогнутую по некоторому радиусу, соответствующему расстоянию до виртуальной оси поворота (поз. 1).

http://engbul.bmstu.ru/doc/760793.html

Рис. 3. Конструктивная схема реализации сочленения, обеспечивающего изменение рыскания спины человека оператора на основе цилиндрического шарнира с виртуальной осью вращения

2.2 Степени подвижности бедра

Сочленение, отвечающее за реализацию движения, обеспечивающего изменение положения бедра человека-оператора по тангажу, при изменении положения ноги человека по крену проникает в тело человека, тем самым, повреждая его. Решением данной проблемы является применение цилиндрического шарнира с виртуальной осью поворота (поз. 1, 2 на рис. 4).

Рис. 4. Конструктивная схема реализации сочленения, обеспечивающего изменение рыскания спины человека оператора

2307-0595, Инженерный вестник , № 03, 2015

3. Достоинства и недостатки предложенной концепции

Предложенная общая концепция ИМ экзоскелета обладает рядом достоинств:

 уменьшенные габариты за счёт плотного прилегания ИМ к телу человекаоператора;

 в отношении основных движений человека удаётся реализовать принцип одно движение оператора – одно движение экзоскелета, т.е. изменение обобщённой координаты в сочленении ИМ адекватно изменению обобщённой координаты соответствующего сочленения человека. В современных же вариантах экзоскелетов изменению обобщённой координаты одного сочленения человека соответствует некоторая совокупность изменений обобщённых координат сочленений экзоскелета. Однако необходимо отметить, что данный принцип выполняется не для всех движений человека, в противном случае пришлось бы сильно усложнить конструкцию ИМ и довести число степеней подвижности экзоскелета до числа степеней подвижности человека, что на данном этапе развития техники не представляется возможным;

 некоторое упрощение системы управления за счёт реализации принципа одно движение оператора – одно движение экзоскелета;

 упрощённое освоение ИМ человеком-оператором;

 улучшенная эргономика;

 возможность модифицировать каркас во внешнюю несущую бронеконструкцию, предназначенную для защиты от различных ударных нагрузок;

 относительно облегчение конструкции за счет того что броня и каркас представляют собой единое целое;

 высокая жёсткость конструкции.

 Среди недостатков концепции можно отметить:

 увеличение степеней подвижности ИМ;

 усложнение конструкции сочленений;

 повышенное энергопотребление.

4. Разработанный исполнительный механизм экзоскелета нижних конечностей

Следующим этапом после принятия решения о применении виртуальных осей и проработки конструктивных схем сочленений ИМ является разработка кинематической схемы с учётом реальных и виртуальных осей вращения. Для получения точных геометрических размеров кинематической схемы ИМ экзоскелета было рассмотрено несколько способов решения:

 полный рентгеновский снимок тела оператора;

 сборка макета кинематической модели для её экспериментального уточнения.

http://engbul.bmstu.ru/doc/760793.html

Окончательно был выбран второй способ. При этом было решено совместить этапы разработки каркаса и сборки экспериментального макета. На рис. 5 представлен предварительный вариант ИМ экзоскелета нижних конечностей капсульного типа.

Преимущества предлагаемого исполнения ИМ экзоскелета:

 простое и удобное расположение сочленений, в том числе с виртуальной осью вращения;

 подходит для изготовления экспериментального макета кинематической схемы ИМ с целью уточнения геометрических размеров и размещения степеней подвижности;

 снятие с исполнительных двигателей, в качестве которых на данный момент рассматриваются пнево- и гидродвигатели с поступательным перемещением выходного звена, всех нагрузок кроме осевой, за счёт перемещения выходного звена по направляющей;

 исполнительный двигатель надёжно защищён от внешних механических воздействий кожухом, что особенно ценно при использовании в качестве исполнительных двигателей пневмомускулов. Это достигается за счёт введения дополнительного рычага, связывающего выходное звено исполнительного двигателя с ИМ (рис. 5);

 достигается повышение ресурса пневмомускулов за счёт того, что в процессе работы они не изгибаются.

Рис. 5. Предварительный вариант исполнительного механизма экзоскелета нижних конечностей капсульного типа

2307-0595, Инженерный вестник , № 03, 2015

5. Силовая установка

Современные экзоскелеты могут обладать достаточной автономностью только лишь в случае низкой суммарной мощности исполнительных приводов, что сказывается, с одной стороны, на грузоподъёмности и скорости перемещения в пространстве, и на количестве управляемых степеней подвижности – с другой. Во многом в силу последнего фактора существующие на данный момент автономные ИМ представляют собой экзоскелеты только лишь нижних конечностей. Экзоскелет нижних конечностей BLEEX, использует в качестве основного источника энергии двигатель внутреннего сгорания (ДВС), вырабатывающий гидравлическую и электрическую энергии.

В настоящее время прорабатывается возможность использования ДВС, совмещённого с гидроили пневмонагнетателем. Это должно значительно уменьшить массогабаритные характеристики силового агрегата.

В современных образцах автономных экзоскелетов, оснащённых ДВС, двигатели располагаются за спиной оператора в крупногабаритных ранцах, что снижает подвижность поясничного отдела, но, в то же время, позволяет использовать более габаритный двигатель, попутно обеспечивая защиту спины. Возможно использовать принцип, который применяется на танках израильской армии “Меркава” . Двигатель располагается спереди, являясь дополнительной защитой экипажу. Для уменьшения габаритов костюма можно применить двигатель V-образной конфигурации с сильно увеличенным углом развала. Такая конфигурация позволит буквально распластать двигатель на поверхности груди или спины, тем самым значительно снизив габариты.

Заключение

Все высокоразвитые страны мира работают над проектами роботизированных экзоскелетов, оснащённых мощными исполнительными двигателями, предназначенных для использования, главным образом, в зонах ведения боевых действий и проведения аварий- но-спасательных операций. В РФ также ведутся разработки в этом направлении , однако на данный момент перспектива отечественных разработок представляется весьма туманной. Таким образом, существует острая необходимость проведения научных исследований и реализации технических проектов по данному направлению.

К настоящему времени определена концепция ИМ экзоскелета, проработаны некоторые конструкторские решения. Представлен метод, позволяющий произвести расчёт динамики ИМ с учётом реакций опорной поверхности, а в дальнейшем построить систему управления комплексом человек-экзоскелет. В качестве приоритетных направлений развития настоящего проекта выбрано параллельное проектирование двух вариантов ИМ, имеющих универсальную конструкцию каркаса, но отличающихся в части исполнительных приводов: гидроцилиндры и пневмомускулы. В настоящее время также идёт работа над экспериментальным макетом, который позволит дать оценку выбранным решениям.

http://engbul.bmstu.ru/doc/760793.html

Список литературы

1. Hanlon M. Raytheon XOS 2 Exoskeleton, Second-Generation Robotics Suit, United States of America. September, 2010. Режим доступа: www.gizmag.com/raytheon-significantly- progresses-exoskeleton-design/16479 (дата обращения 16.03.15).

2. Kazerooni H., Steger R. The Berkeley Lower Extremity Exoskeletons // ASME Journal of Dynamics Systems, Measurements and Control, Vol. 128, no. 1, pp. 14-25, March 2006. DOI: 10.1115/1.2168164. Режим доступа: (дата обращения 16.03.15).

3. Kazerooni H., Steger R., Huang L. Hybrid Control of the Berkeley Lower Extremity Exoskeleton (BLEEX) // The International Journal of Robotics Research, Vol. 25, № 5-6, MayJune 2006, pp. 561-573. DOI: 10.1177/0278364906065505. Режим доступа: http://bleex.me.berkeley.edu/publications/ (дата обращения 16.03.15).

4. Sankai Y. Hal: Hybrid Assistive Limb based on Cybernics. // Global COE Cybernics, System and Information Engineering, University of Tsukuba. Режим доступа: http://sanlab.kz.tsukuba.ac.jp/sonota/ISSR_Sankai.pdf (дата обращения 16.03.15).

5. Верейкин А.А., Ковальчук А.К., Кулаков Д.Б., Семёнов С.Е., Каргинов Л.А., Кулаков Б.Б, Яроц В.В. Синтез кинематической схемы исполнительного механизма экзоскелета // Актуальные вопросы науки. –2014. – № XIII. – С. 68-76.

6. Верейкин А.А., Ковальчук А.К., Кулаков Д.Б., Семенов С.Е. Анализ и выбор кинематической структуры исполнительного механизма экзоскелета // Наука и образование:

электронное научно-техническое издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2014. – №7. С. 7293. DOI: 10.7463/0714.0717676. Режим доступа: http://technomag.bmstu.ru/doc/717676.html (дата обращения 16.03.15).

7. Merkava Mk. 4. Main battle tank. // Military-today. Режим доступа: http://www.militarytoday.com/tanks/merkava_mk4.htm (дата обращения 16.03.15).

8. “Боец-21” обгонит конкурентов? // Военное обозрение. Апрель, 2011. Режим доступа: http://topwar.ru/4198-boec-21-obgonit-konkurentov.html (дата обращения 16.03.15).

9. Лавровский Э.К., Письменная Е.В. О регулярной ходьбе экзоскелетона нижних конечностей при дефиците управляющих воздействий // Российский журнал биомеханики. – 2014. – Т. 18, №2. – С. 208-225. Режим доступа: http://vestnik.pstu.ru/biomech/archives/?id=&folder_id=3883 (дата обращения 16.03.15).

10. Основы теории исполнительных механизмов шагающих роботов // Ковальчук А.К., Кулаков Б.Б., Кулаков Д.Б., Семенов С.Е., Яроц В.В. – М.: Изд-во Рудомино, 2010. –

11. Ковальчук А.К., Кулаков Д.Б., Семенов С.Е., Яроц В.В., Верейкин А.А., Кулаков Б.Б., Каргинов Л.А. Метод проектирования пространственных древовидных исполнительных механизмов шагающих роботов // Инженерный вестник МГТУ Н.Э. Баумана. –

2307-0595, Инженерный вестник , № 03, 2015

2014. – №11. – С. 6-10. Режим доступа: http://engbul.bmstu.ru/doc/736600.html (дата обращения 16.03.15).

12. Верейкин А.А., Ковальчук А.К., Каргинов Л.А. Исследование динамики исполнительного механизма экзоскелета нижних конечностей с учётом реакций опорной поверхности // Наука и образование: электронное научно-техническое издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 2014. – № 12. – С. 256-278. DOI: 10.7463/0815.9328000. Режим доступа: http://technomag.bmstu.ru/doc/745388.html (дата обращения 16.03.15).

13. Верейкин А.А., Ковальчук А.К., Кулаков Д.Б., Семёнов С.Е., Каргинов Л.А., Кулаков Б.Б, Яроц В.В. Динамика исполнительного механизма экзоскелета // Техника и технология: новые перспективы развития. – 2014. – № XIII. – C. 5-16.

14. Верейкин А.А. Расчёт исполнительных гидроцилиндров экзоскелета // Молодёжный научно-технический вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электронный журнал. – 2013. –

№ 5. – C. 11. Режим доступа: http://sntbul.bmstu.ru/doc/569290.html (дата обращения 16.03.15).

15. Ковальчук А.К., Кулаков Д.Б., Семенов Д.Б. Концепция построения системы электрогидравлических следящих приводов двуногого шагающего робота // Наука и образование: электронное научно-техническое издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 2010. –

Оглавление темы "Членистоногие. Хордовые.":

Систематика и характерные признаки членистоногих суммированы в таблице. По количеству видов тип Arthropoda самый многочисленный среди всех других. Более трех четвертых от общего числа всех известных видов - представители этого типа.

На долю одних только насекомых приходится более половины всех известных видов. Членистоногие освоили все местообитания на суше и в воде.

Основной план строения тела членистоноги х оказался чрезвычайно успешным, и в результате процесса, называемого адаптивной радиацией, от одной успешно эволюционировавшей предковой формы произошли разнообразные виды, заполнившие множество различных экологических ниш.

План строения тела у насекомых можно рассматривать как эволюционировавший план строения сегментированного тела аннелид. На этом примере отчетливо видно, как может быть использована метамерная сегментация. У древних членистоногих по всей длине тела располагались простые конечности, выполнявшие, вероятно, разнообразные функции, например, газообмен, добывание пищи, локомоция и распознавание разных сигналов. У современных членистоногих тенденция к более тонкой, по сравнению с аннелидами, специализации привела к появлению более сложных и более специализированных конечностей, с более выраженным разделением труда.

В наружном строении сегментация все еще прослеживается, но число сегментов становится меньше, чем у .

Ниже мы рассмотрим другие важные особенности членистоногих . Они в сочетании с упомянутой выше эволюцией сегментации делают понятным их процветание.

Экзоскелет. Кутикула.

Кутикула секретируется клетками эпидермиса. В состав кутикулы входит хитин - азотсодержащий полисахарид, очень напоминающий целлюлозу, которая служит опорным материлом клеточной стенки растений. Хитин отличается высокой прочностью на разрыв (его трудно разорвать, растягивая с двух концов). Связывание хитина с другими химическими соединениями может привести к изменению свойств экзоскелета. При добавлении минеральных солей, например (особенно солей кальция), экзоскелет может стать более твердым, как у ракообразных. Такое же действие оказывает и белок. Это создает возможность широкого разнообразия экзоскелетов по твердости, эластичности и жесткости. Гибкость кутикулы играет важную роль в суставах.

Наличие экзоскелета создает следующие преимущества:
1) он служит опорой, особенно на суше;
2) к внутренней поверхности экзоскелета прикрепляются мышцы, в частности те, которые участвуют в локомоции, включая полет;
3) служит защитой от физических повреждений;
4) покрывающий кутикулу восковой слой, вырабатываемый специальной железой в эпидермисе, предотвращает высыхание в наземных местообитаниях;
5) способность насекомых к полету, как и способность блох и саранчи к прыжкам, зависят от наличия в экзоскелете очень эластичного белка;
6) экзоскелет имеет низкую плотность, что очень важно для летающих животных;
7) наличие кутикулы создает возможность появления гибких суставов между сегментами;
8) экзоскелет может видоизменяться, образуя твердые челюсти, способные кусать, дробить, сосать или размельчать пищу;
9) местами экзоскелет может быть прозрачным, что обеспечивает проникновение света в глаза и возможность маскировки в воде.

КУСОК 1

Хитин (C 8 H 13 NO 5) n (фр. chitine , от др.-греч. χιτών: хитон - одежда, кожа, оболочка) - природное соединение из группы азотсодержащих полисахаридов.

Основной компонент экзоскелета (кутикулы) членистоногих и ряда др. беспозвоночных, входит в состав клеточной стенки грибов и бактерий.

В 1821 году француз Анри Браконно, директор ботанического сада в Нанси, обнаружил в грибах вещество, не растворимое в серной кислоте. Он назвал его фунгин . Чистый хитин впервые выделен из внешних оболочек тарантулов. Термин был предложен французским учёным А. Одье, исследовавшим наружный покров насекомых, в1823 году.

Хитин - один из наиболее распространённых в природе полисахаридов - каждый год на Земле в живых организмах образуется и разлагается около 10 гигатонн хитина.

· Выполняет защитную и опорную функции, обеспечивая жёсткость клеток - содержится в клеточных стенках грибов.

· Главный компонент экзоскелета членистоногих.

· Также хитин образуется в организмах многих других животных - разнообразных червей, кишечнополостных и т. д.

Во всех организмах, вырабатывающих и использующих хитин, он находится не в чистом виде, а в комплексе с другими полисахаридами, и очень часто ассоциирован с белками. Несмотря на то, что хитин является веществом, очень близким по строению, физико-химическим свойствам и биологической роли к целлюлозе, в организмах, образующих целлюлозу (растения, некоторые бактерии) хитин найти не удалось.

Хитин жёсткий полупрозрачный.

Химия хитина

В естественном виде хитины разных организмов несколько отличаются друг от друга по составу и свойствам.

Хитин нерастворим в воде, устойчив к разбавленным кислотам, щелочам, спирту и др. органическим растворителям. Растворим в концентрированных растворах некоторых солей (хлорид цинка, тиоцианат лития, соли кальция) и в ионных жидкостях.

При нагревании с концентрированными растворами минеральных кислот разрушается (гидролизуется).

Хитин - это азотосодержащий полисахарид (аминополисахарид) .

Структурные полисахариды (целлюлоза, гемицеллюлоза) в клеточных стенках растений образуют протяженные цепи, которые, в свою очередь, укладываются в прочные волокна или пластины и служат своего рода каркасом в живом организме. Самый распространенный в мире биополимер это структурный полисахарид растений - целлюлоза. Хитин является вторым после целлюлозы по распространённости структурным полисахаридом . По химическому строению, физико-химическим свойствам и выполняемым функциям хитин близок к целлюлозе. Хитин - это аналог целлюлозы в животном мире.

В живых в природе организмах может образовываться только хитин, а хитозан является производным хитина.Хитозан получают из хитина деацетилированием с помощью щелочей. Деацетилирование - это реакция обратная ацетилированию, т.е. замещение атомом водорода ацетильной группы СН 3 СО.

Сырьевые источники хитина и хитозана

Хитин является опорным компонентом:

· клеточной ткани большинства грибов и некоторых водорослей;

· наружной оболочки членистоногих (кутикула у насекомых, панцирь у ракообразных) и червей;

· некоторых органов моллюсков.

КУСОК 2

В организмах насекомых и ракообразных, клетках грибов и диатомовых водорослей хитин в комплексе с минеральными веществами, белками и меламинами образует внешний скелет и внутренние опорные структуры.

Меланины определяют окраску покровов и их производных (волос, перьев, чешуи) у позвоночных, кутикулы у насекомых, кожуры некоторых плодов и т.д.

Потенциальные источники хитина многообразны и широко распространены в природе. Общая репродукция хитина в мировом океане оценивается в 2.3 млрд. т в год, что может обеспечить мировой потенциал производства 150-200 тыс. т хитина в год.

Наиболее доступным для промышленного освоения и масштабным источником получения хитина являются панцири промысловых ракообразных. Возможно также использование гладиуса (скелетной пластинки) кальмаров, сепиона каракатицы, биомассы мицелярных и высших грибов. Одомашненные и поддающиеся разведению насекомые вследствие их быстрого воспроизводства могут обеспечить значительную биомассу, содержащую хитин. К таким насекомым относятся тутовый шелкопряд, медоносные пчелы и комнатные мухи. В России массовым источником хитинсодержащего сырья является камчатский краб и краб-стригун, годовой вылов которых на Дальнем Востоке составляет до 80 тыс. т, а также углохвостая креветка в Баренцевом море.

Известно, что панцири ракообразных - достаточно дорогостоящее сырье, и несмотря на то, что разработано более 15 методов получения из них хитина, был поставлен вопрос о получении хитина и хитозана из других источников, среди которых рассматривались мелкие ракообразные и насекомые.

За счет широкого распространения пчеловодства в нашей стране существует возможность получать хитиновое сырье (подмор пчел) в значительных масштабах. По состоянию на 2004 г. в Российской Федерации во всех категориях хозяйств имеется 3,29 млн пчелиных семей. Сила пчелиной семьи (масса находящихся в пчелиной семье рабочих пчел, измеряемая в кг) 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 подмора пчел может составить от 6 до 10 тысяч тонн, это дает возможность рассматривать подмор пчел как новый перспективный источник хитозана насекомых наряду с традиционными видами сырья.

Хитин, входящий в состав панциря ракообразных, образует волокнистую структуру. У ракообразных сразу после линьки панцирь мягкий, эластичный, состоящий только из хитин-белкового комплекса, но с течением времени происходит его упрочнение за счет минерализации структуры в основном карбонатом кальция. Таким образом, панцирь ракообразных построен из трех основных элементов - хитина, играющего роль каркаса, минеральной части, придающей панцирю необходимую прочность и белков, делающих его живой тканью. В состав панциря входят также липиды, меланины и другие пигменты.

Преимуществом пчелиного подмора является минимальное содержание минеральных веществ, так как кутикула насекомых практически не минерализована. В связи с этим отпадает необходимость проводить сложную процедуру деминерализации.

Физико-химические свойства и применение хитина и хитoзана

Хитин и его дезацетилированное производное хитозан привлекли внимание широкого круга исследователей и практиков благодаря комплексу химических, физико-химических и биологических свойств и неограниченной воспроизводимой сырьевой базой. Полисахаридная природа этих полимеров обусловливает их сродство к живым организмам, а наличие реакционноспособных функциональных групп (гидроксильные группы, аминогруппа) обеспечивает возможность разнообразных химических модификаций, позволяющих усиливать присущие им свойства или придавать новые в соответствии с предъявляемыми требованиями.

Интерес к хитину и хитозану связан с их уникальными физиологическими и экологическими свойствами такими как биосовместимость, биодеструкция (полное разложение под действием природных микроорганизмов), физиологическая активность при отсутствии токсичности, способность к селективному связыванию тяжелых металлов и органических соединений, способность к волокно- и пленкообразованию и др.

КУСОК 3

Процесс получения хитина заключается в удалении из сырья последнего минеральных солей, белков, липидов, пигментов поэтому качество хитина и хитозана зависит во многом от способа и степени удаления этих веществ, а также от условий проведения реакции деацетилирования. Требования к свойствам хитина и хитозана определяются областями их практического использования, которые весьма разнообразны. В России, как и в других странах, нет единого стандарта, но существует деление на хитин и хитозан технический, промышленный, пищевой и медицинский.

направления их применения хитина и хитозана:

· атомная промышленность: для локализации радиоактивности и концентрации радиоактивных отходов;

· медицина: в качестве шовных материалов, рано- и ожогозаживляющих повязок. В составе мазей, различных лечебных препаратов, как энтеросорбент;

· сельское хозяйство: для производства удобрений, защиты семенного материала и сельскохозяйственных культур;

· текстильная промышленность: при шлихтовке и противоусадочной или водоотталкивающей обработке тканей;

· бумажная и фотографическая промышленность: для производства высококачественных и специальных сортов бумаги, а также для улучшения свойств фотоматериалов;

· в пищевой промышленности выполняет роль консерванта, осветлителя соков и вин, диетического волокна, эмульгатора;

· в качестве пищевой добавки показывает уникальные результаты как энтеросорбент;

· в парфюмерии и косметике входит в состав увлажняющих кремов, лосьонов, гелей, лаков для волос, шампуней;

· при очистке воды служит как сорбент и флокулянт.

Хитин нерастворим в воде, растворах органических кислот, щелочах, спиртах и других органических растворителях. Он растворим в концентрированных растворах соляной, серной и муравьиной кислот, а также в некоторых солевых растворах при нагревании, но при растворении он заметно деполимеризуется. В смеси диметилацетамида, N-метил-2-пирролидона и хлористого лития хитин растворяется без разрушения полимерной структуры.Низкая растворимость затрудняет переработку и применение хитина.

Также важными важными свойствами хитозана являются гигроскопичность, сорбционные свойства, способность к набуханию. Из-за того, что в молекуле хитозана содержится много гидроксильных, аминных и других крайних групп, её гигроскопичность очень велика (2-5 молекул на одно мономерное звено, которое находится в аморфных областях полимеров). По этому показателю хитозан уступает только глицерину и превосходит полиэтиленгликоль и каллериоль (высокополимерный спирт из груши). Хитозан хорошо набухает и прочно удерживает в своей структуре растворитель, а также растворенные и взвешенные в нем вещества. Поэтому в растворенном виде хитозан обладает намного большими сорбционными свойствами, чем в нерастворенном.

Хитозан может подвергаться биологическому разложению под воздействием хитиназы и лизоцима. Хитиназы - это ферменты, каталицирующие разложения хитина. Вырабатываются в организмах животных, содержащих хитин. Лизоцим вырабатывается в организме животных и человека. Лизоцим - фермент, разрушающий стенку бактериальной клетки в результате чего происходит её растворение. Создаёт антибактериальный барьер в местах контакта с внешней средой. Содержится в слюне, слёзах, слизистой оболочке носа. Полностью разлагающиеся под действием природных микроорганизмов изделия из хитозана не загрязняют окружающую среду .

Основной компонент панциря насекомых, ракообразных и других членистоногих

Первая буква "х"

Вторая буква "и"

Третья буква "т"

Последняя бука буква "н"

Ответ на вопрос "Основной компонент панциря насекомых, ракообразных и других членистоногих ", 5 букв:
хитин

Альтернативные вопросы в кроссвордах для слова хитин

Органическое вещество, из которого состоит наружный твёрдый покров ракообразных, насекомых и других членистоногих и которое содержится в оболочках ряда грибов и некоторых видов зелёных водорослей

Наружный твердый покров членистоногих

Материал рачьего панциря

Органическое вещество, из которого состоит наружный твёрдый покров ракообразных, насекомых

«Бронежилет» крыльев жука

Определение слова хитин в словарях

Энциклопедический словарь, 1998 г. Значение слова в словаре Энциклопедический словарь, 1998 г.
полисахарид, образованный остатками аминосахара ацетилглюкозамина. Основной компонент наружного скелета (кутикулы) насекомых, ракообразных и других членистоногих. У грибов заменяет целлюлозу, с которой сходен по химическим и физическим свойствам и биологической...

Википедия Значение слова в словаре Википедия
Хитин - природное соединение из группы азотсодержащих полисахаридов. Химическое название: поли-N-ацетил-D-глюкозо-2-амин, полимер из остатков N-ацетилглюкозамина, связанных между собой β-(1→4)-гликозидными связями. Основной компонент экзоскелета (кутикулы...

Новый толково-словообразовательный словарь русского языка, Т. Ф. Ефремова. Значение слова в словаре Новый толково-словообразовательный словарь русского языка, Т. Ф. Ефремова.
м. Органическое вещество, из которого состоит наружный твердый покров ракообразных, насекомых и других членистоногих и которое содержится в оболочках ряда грибов и некоторых видов зеленых водорослей.

Большая Советская Энциклопедия Значение слова в словаре Большая Советская Энциклопедия
(франц. chitine, от греч. chiton ≈ одежда, кожа, оболочка), природное соединение из группы полисахаридов; основной компонент наружного скелета (кутикулы) членистоногих и ряда др. беспозвоночных, входит также в состав клеточной стенки грибов и бактерий....

Примеры употребления слова хитин в литературе.

Зверь лежал вблизи -- закованный в толстый хитин , крупноголовый, с короткими толстыми сяжками, больше похожими на рога, глаза фасеточные.

Второй хризалид напоролся на заградительную стену Веги и ирландки, от него даже хитина не осталось, все обратилось в жирный пепел.

Кожа превратилась в хитин , кутикулу, на загорелом лице синие глаза казались удивительно яркими, крупными.

При переходе к прямохождению эволюция выработала в теле опорные структуры, и снаружи оказалась комбинация личиночной кожи и бледного хитина .

Она стискивала правую руку левой, водя пальцами по бисеринкам хитина , что были ее опознавательным знаком: Раен, септ Сул, Мет-марен, Контрин.