Jest w pancerzach chrząszczy, ścianach komórkowych grzybów i skorupach krewetek. Współczesna medycyna wykorzystuje ją do produkcji opatrunków, przemysł bada jej potencjał w biodegradowalnych opakowaniach, a naukowcy widzą w niej jeden z materiałów przyszłości. Chityna od dawna towarzyszy człowiekowi i wszystko wskazuje na to, że będzie odgrywać coraz większą rolę w przyszłości.
Kiedy mucha z impetem uderza w szybę i po chwili odlatuje, zwykle wzruszamy ramionami. Tymczasem właśnie byliśmy świadkami działania jednego z najbardziej niezwykłych materiałów występujących w przyrodzie. Chityna, bo o niej mowa, stanowi podstawowy budulec egzoszkieletów owadów i odpowiada za ich wytrzymałość przy zachowaniu niezwykle niskiej masy.
Nie jest jednak wyłączną domeną świata owadów. Chityna występuje również w ścianach komórkowych grzybów, w pancerzach skorupiaków, takich jak kraby czy krewetki, a także w wielu innych organizmach bezkręgowych. Szacuje się, że jest drugim najpowszechniej występującym biopolimerem na Ziemi, ustępując jedynie celulozie.
To właśnie ta wszechobecność sprawia, że chityna od lat przyciąga uwagę naukowców i przemysłu.
Genialność natury zapisana w mikroskopijnej strukturze
Sama chityna jest polisacharydem, czyli związkiem chemicznym zbudowanym z długich łańcuchów cukrów. Jej prawdziwa siła tkwi jednak nie tyle w składzie chemicznym, co w sposobie organizacji. Natura wykorzystuje ją jako element kompozytów – materiałów złożonych z kilku składników, których właściwości przewyższają możliwości każdego z nich z osobna.
W przypadku owadów włókna chitynowe zatopione są w matrycy białkowej. Powstaje dzięki temu konstrukcja jednocześnie lekka, elastyczna i odporna na uszkodzenia. Poszczególne warstwy ułożone są pod różnymi kątami, co pozwala skutecznie rozpraszać energię uderzeń.
W praktyce oznacza to, że owad o masie liczonej w miligramach może poruszać się z dużą prędkością, wykonywać gwałtowne manewry, przeciskać się przez ciasne szczeliny, a nawet przetrwać zderzenia, które dla organizmów o innej budowie zakończyłyby się tragicznie.
Nie chodzi wyłącznie o bierną ochronę. Dzięki właściwościom chityny owady mogły wyewoluować niezwykłe zdolności ruchowe. Pchły wykonują skoki przekraczające nawet stukrotność długości własnego ciała, modliszki uderzają odnóżami z imponującą szybkością, a ważki należą do najbardziej zwrotnych lotników w świecie zwierząt. Chitynowy egzoszkielet nie tylko chroni ich narządy wewnętrzne, ale również stanowi precyzyjny układ dźwigni i sprężyn magazynujących energię.
W świecie inżynierii taki stosunek wytrzymałości do masy jest jednym z najbardziej pożądanych parametrów. Nic dziwnego, że rozwiązania inspirowane budową chitynowych struktur znajdują zastosowanie przy projektowaniu lekkich materiałów ochronnych czy elementów konstrukcyjnych dla lotnictwa i robotyki.
Od odpadów po nowoczesną medycynę
Współczesny przemysł pozyskuje chitynę przede wszystkim z pancerzy skorupiaków. To, co jeszcze niedawno było traktowane jako problematyczny odpad po przetwórstwie rybnym, dziś staje się cennym surowcem.
Po odpowiednim oczyszczeniu i przetworzeniu z chityny otrzymuje się chitozan – substancję o bardzo szerokim spektrum zastosowań. W medycynie wykorzystuje się ją do produkcji specjalistycznych opatrunków wspomagających gojenie ran. Materiały te pomagają utrzymać odpowiednie środowisko dla regeneracji tkanek i mogą ograniczać ryzyko infekcji. Trwają również badania nad wykorzystaniem chitozanu w inżynierii tkankowej, gdzie mógłby stanowić rusztowanie dla odbudowujących się komórek.
Równie interesujące są zastosowania środowiskowe. Związki pochodzące z chityny potrafią wiązać niektóre metale ciężkie i zanieczyszczenia, dlatego wykorzystuje się je w technologiach oczyszczania wody. W rolnictwie bada się ich wpływ na odporność roślin oraz możliwość tworzenia biodegradowalnych powłok ochronnych dla nasion.
Coraz częściej mówi się także o chitynie jako składniku ekologicznych opakowań. W czasach, gdy świat zmaga się z problemem nadmiaru tworzyw sztucznych, naturalne i biodegradowalne materiały stają się niezwykle atrakcyjną alternatywą. W przyszłości produkty oparte na chitynie mogą zastąpić część jednorazowych opakowań wykonanych z plastiku.
Co ciekawe, coraz większą uwagę zwraca się również na owady jako źródło tego surowca. Hodowle owadów generują znaczne ilości wylinek bogatych w chitynę. Dzięki temu możliwe staje się pozyskiwanie cennego materiału w sposób wpisujący się w ideę gospodarki o obiegu zamkniętym.
Chityna nie jest zagrożeniem dla człowieka
Wokół chityny i produktów pochodzących od owadów narosło wiele mitów. Jednym z najczęściej powtarzanych jest przekonanie, że substancja ta miałaby szkodzić ludziom lub być niebezpieczna dla układu pokarmowego. Jest to tradycyjny straszak, od którego aż roi się na forach w Internecie.
Nie znajduje to potwierdzenia w aktualnej wiedzy naukowej.
Człowiek od dawna spożywa niewielkie ilości chityny, choć najczęściej nie zdaje sobie z tego sprawy. Występuje ona między innymi w grzybach jadalnych. Organizm nie rozkłada jej w znaczącym stopniu, dlatego zachowuje się podobnie do błonnika pokarmowego, przechodząc przez przewód pokarmowy w dużej mierze niestrawiona.
Warto przy tym pamiętać, że nie wszystko, czego nie trawimy, jest szkodliwe. Przeciwnie – wiele składników określanych mianem błonnika pełni istotną rolę w prawidłowym funkcjonowaniu układu pokarmowego. Chityna wpisuje się właśnie w tę kategorię substancji.
Ostrożność powinny zachować osoby uczulone na skorupiaki, ponieważ preparaty pozyskiwane z ich pancerzy mogą zawierać śladowe ilości białek odpowiedzialnych za reakcje alergiczne. Sama chityna nie jest jednak toksyną ani substancją stanowiącą zagrożenie dla zdrowego człowieka.
Czytaj też:
Lekcja od owadów
Rosnące zainteresowanie chityną wpisuje się w szerszą dyskusję o roli owadów we współczesnym świecie. Paradoksalnie materiał, który przez setki milionów lat pomagał owadom przetrwać w zmieniającym się świecie, może pomóc również człowiekowi w odpowiedzi na współczesne wyzwania.
Chityna nie jest więc jedynie składnikiem pancerza chrząszcza czy muchy odbijającej się od szyby. To jeden z najbardziej obiecujących naturalnych materiałów, jakie stworzyła ewolucja – lekki, wytrzymały, biodegradowalny i zaskakująco wszechstronny. A wszystko wskazuje na to, że dopiero zaczynamy odkrywać pełnię jego możliwości.
(DŁ)
