کیتوسان در پزشکی: از ساختار و برهمکنشهای بیوشیمیایی تا کاربردهای زیستپزشکی و درمانی
DOI::
https://doi.org/10.58342/MJ.V.3.I.2.13واژهگانِ کلیدی:
کیتوسان، پلیساکارید زیستفعال، ترمیم زخم، نانوذرات، هیدروژلچکیده
زمینه و هدف: کیتوسان یک پلیساکارید زیستفعال است که عمدتاً از دیاستیلاسیون کیتین بهدست میآید و به دلیل زیستسازگاری، زیستتخریبپذیری، موکوچسبندگی و قابلیت اصلاح شیمیایی، جایگاه مهمی در زیستپزشکی پیدا کرده است. ویژگیهای زیستی کیتوسان ارتباط نزدیکی با ساختار مولکولی آن، بهویژه وجود گروههای آمینی و هیدروکسیلی، درجه دیاستیلاسیون و وزن مولکولی دارد. این مقاله با هدف بررسی رابطه میان ساختار و ویژگیهای بیوشیمیایی کیتوسان، مکانیسمهای اثر زیستی و کاربردهای پزشکی آن انجام شده است.
روش: این مطالعه بهصورت مروری روایی و با استفاده از جستوجوی ساختاریافته منابع علمی انجام شد. مطالعات مرتبط با ویژگیهای ساختاری و بیوشیمیایی کیتوسان، مکانیسمهای اثر زیستی و کاربردهای پزشکی آن بررسی و اطلاعات مربوط به سامانههای مختلف مبتنی بر کیتوسان، از جمله فیلمها، اسفنجها، نانوذرات، هیدروژلها، داربستهای مهندسی بافت و سامانههای تزریقی پاسخگو، مورد تحلیل قرار گرفت.
یافتهها: پروتوناسیون گروههای آمینی کیتوسان در محیط اسیدی موجب ایجاد بار مثبت در زنجیره پلیمر شده و امکان برهمکنش الکترواستاتیک با غشاهای سلولی، پروتئینها، گلیکوزآمینوگلیکانها و اسیدهای نوکلئیک را فراهم میکند. این برهمکنشها در فعالیتهای ضدمیکروبی، هموستاتیک، موکوچسبنده، تنظیم پاسخهای سلولی و انتقال دارو و ژن نقش دارند. کاربردهای کیتوسان در سالهای اخیر از شکلهای ساده مانند فیلم و اسفنج به سامانههای پیشرفتهتری همچون نانوذرات، هیدروژلهای هوشمند، داربستهای مهندسی بافت و سامانههای تزریقی پاسخگو گسترش یافته است. با این حال، حلالیت پایین در pH فیزیولوژیک، تغییرپذیری وزن مولکولی و درجه دیاستیلاسیون و مشکلات استانداردسازی، از مهمترین محدودیتهای آن به شمار میروند. همچنین، فاصله میان یافتههای پیشبالینی و کاربردهای بالینی همچنان یک چالش مهم است.
نتیجهگیری: قابلیت مهندسی ساختار کیتوسان و تبدیل ویژگیهای مولکولی آن به عملکردهای زیستی قابلکنترل، این پلیمر را به یکی از مواد امیدوارکننده برای توسعه سامانههای نوین زیستپزشکی تبدیل کرده است. با وجود ظرفیت بالای کیتوسان، رفع چالشهای مربوط به استانداردسازی، ویژگیهای فیزیکوشیمیایی و انتقال یافتههای پیشبالینی به کاربردهای بالینی برای بهرهبرداری گستردهتر از آن ضروری است.
مراجع
Edo GI, Yousif E, Al-Mashhadani MH. Chitosan: An overview of biological activities, derivatives, properties, and current advancements in biomedical applications. Carbohydr Res. 2024;542:109199. https://doi.org/10.1016/j.carres.2024.109199
Isa MT, Abdulkarim AY, Bello A, et al. Synthesis and characterization of chitosan for medical applications: A review. J Biomater Appl. 2024;38(10):1036-1057. https://doi.org/10.1177/08853282241243010
El-Saadony MT, Saad AM, Alkafaas SS, et al. Chitosan, derivatives, and its nanoparticles: Preparation, physicochemical properties, biological activities, and biomedical applications—A comprehensive review. Int J Biol Macromol. 2025;313:142832. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.142832
Mu L, Wu L, Wu S, Ye Q, Zhong Z. Progress in chitin/chitosan and their derivatives for biomedical applications: Where we stand. Carbohydr Polym. 2024;343:122233. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.122233
Elizalde-Cárdenas A, Ribas-Aparicio RM, Rodríguez-Martínez A, et al. Advances in chitosan and chitosan derivatives for biomedical applications in tissue engineering: An updated review. Int J Biol Macromol. 2024;262(Pt 1):129999. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.129999
Jagdale S, Agarwal B, Dixit A, Gaware S. Chitosan as excellent bio-macromolecule with myriad of anti-activities in biomedical applications: A review. Int J Biol Macromol. 2024;257(Pt 2):128697. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.128697
Lingait D, Rahagude R, Gaharwar SS, et al. A review on versatile applications of biomaterial/polycationic chitosan: An insight into the structure-property relationship. Int J Biol Macromol. 2024;257(Pt 2):128676. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.128676
Wu K, Yan Z, Wu Z, et al. Recent advances in the preparation, antibacterial mechanisms, and applications of chitosan. J Funct Biomater. 2024;15(11):318. https://doi.org/10.3390/jfb15110318
Magalhães FD, et al. A review of chitosan-based materials for biomedical, food, and water treatment applications. Materials (Basel). 2024;17(23):5770. https://doi.org/10.3390/ma17235770
Nasaj M, Chehelgerdi M, Asghari B, et al. Factors influencing the antimicrobial mechanism of chitosan action and its derivatives: A review. Int J Biol Macromol. 2024;277(Pt 2):134321. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.134321
Chitosan-based hydrogel wound dressing: From mechanism to applications, a review. Int J Biol Macromol. 2023. https://doi.org/10.1039/d5pm00095e
Biswas UK, Bose A, Ghosh B, Sharma S. An insight into chemically modified chitosan and their biological, pharmaceutical, and medical applications: A review. Int J Biol Macromol. 2025;303:140612. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.140612
Yu Y, Su Z, Peng Y, Zhong Y, Wang L, Xin M, Li M. Recent advances in modifications, biotechnology, and biomedical applications of chitosan-based materials: A review. Int J Biol Macromol. 2025;289:138772. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.138772
Zhang S, Lei X, Lv Y, Wang L, Wang LN. Recent advances of chitosan as a hemostatic material: Hemostatic mechanism, material design and prospective application. Carbohydr Polym. 2024;327:121673. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2023.121673
Zhang W, Geng X, Qin S, Xie Z, Li W, Li J. Research progress and application of chitosan dressings in hemostasis: A review. Int J Biol Macromol. 2024;282(Pt 1):136421. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.136421
Su J, Liu C, Sun A, et al. Hemostatic and antimicrobial properties of chitosan-based wound healing dressings: A review. Int J Biol Macromol. 2025;294:141570. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.141570
El-Saadony MT, Saad AM, Alkafaas SS, et al. Chitosan, derivatives, and its nanoparticles: Preparation, physicochemical properties, biological activities, and biomedical applications—A comprehensive review. Int J Biol Macromol. 2025;313:142832. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.142832
Duymaz D, Kebabci AO, Kizilel S. Harnessing the immunomodulatory potential of chitosan and its derivatives for advanced biomedical applications. Int J Biol Macromol. 2025;307(Pt 3):142055. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.142055
Mu L, Wu L, Wu S, Ye Q, Zhong Z. Progress in chitin/chitosan and their derivatives for biomedical applications: Where we stand. Carbohydr Polym. 2024;343:122233. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.122233
Bal K, Küçükertuğrul Çelik S, Şentürk S, Kaplan Ö, Eker EB, Gök MK. Recent progress in chitosan-based nanoparticles for drug delivery: A review on modifications and therapeutic potential. J Drug Target. 2025;33(8):1366-1393. https://doi.org/10.1080/1061186X.2025.2502956
Wang Z, Wang Y, Hu Y. Functional chitosan and its derivative-related drug delivery systems for nano-therapy: Recent advances. Pharmaceutics. 2024;16(3):337. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics16030337
Che X, Zhao T, Hu J, et al. Application of chitosan-based hydrogel in promoting wound healing: A review. Polymers (Basel). 2024;16(3):344. https://doi.org/10.3390/polym16030344
Li A, Ma B, Hua S, et al. Chitosan-based injectable hydrogel with multifunction for wound healing: A critical review. Carbohydr Polym. 2024;333:121952. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.121952
Chitosan-based hydrogels as antibacterial/antioxidant/anti-inflammation multifunctional dressings for chronic wound healing. Macromol Biosci. 2024. https://doi.org/10.1002/mabi.202400124
Khan A, et al. Chitosan as a tool for tissue engineering and rehabilitation: Recent developments and future perspectives—A review. Int J Biol Macromol. 2024.
Chitosan derivatives as carriers for drug delivery and biomedical applications. ACS Biomater Sci Eng. 2023. https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.2c01297
Recent developments in the biomedical and anticancer applications of chitosan derivatives. Int J Biol Macromol. 2024.
Tissue adhesives based on chitosan for skin wound healing: Where do we stand in this era? A review. Int J Biol Macromol. 2024.
Parchen GP, Quaillet M, de Freitas RA, Hillaireau H. Chitosan-based nano-objects for drug delivery: A review of their chemical modifications, supramolecular organization and biological fate. RSC Pharm. 2025;2:1292-1322. https://doi.org/10.1039/D5PM00095E
Salahuddin A, et al. Recent advances in chitosan-based smart hydrogel for drug delivery systems. Int J Biol Macromol. 2024. doi:10.1016/j.ijbiomac.2024.135803.
Salamat Q, Moradi R, Nadizadeh Z, Kavehpour P, Soylak M, Asimov A, et al. Chitosan based smart injectable hydrogels for biomedical applications: A comprehensive review. Bioact Mater. 2026;55:703-753. https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2025.09.028
Maqsood I, Nawaz HA, Vejjasilpa K, et al. Injectable oligomer-cross-linked chitosan hydrogels for biomedical applications. J Mater Chem B. 2026;14:4080-4097. https://doi.org/10.1039/D5TB02401C
چاپ شده
ارجاع به مقاله
شماره
نوع مقاله
مجوز
حق نشر 2026 محمداحسان صالحی،خواجه جمیل احمد جامی
این پروژه تحت مجوز بین المللی Creative Commons Attribution 4.0 می باشد.
