مروری بر کاربردهای کیتوسان در زیست پزشکی

نوع مقاله : سایر

نویسندگان

1 بخش شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید بهشتی

2 دانشگاه شیراز

3 هیات علمی دانشگاه شیراز

4 دانشگاه شهید بهشتی تهران

10.22063/basparesh.2025.3703.1709

چکیده

کیتوسان، نوعی پلیمر زیستی چندمنظوره مشتق‌ از کیتین است. این ماده به‌دلیل ویژگی‌های برجسته و کاربردهای متنوع آن در حوزه زیست‌پزشکی مورد توجه چشمگیری قرار گرفته است. این بررسی تجزیه و تحلیل جامعی از کاربردهای زیست‌پزشکی چندجانبه کیتوسان، شامل دارورسانی، مهندسی بافت، ترمیم زخم و پزشکی ترمیمی ارائه می‌دهد. ویژگی‌های منحصربه‌فرد کیتوسان از جمله زیست‌سازگاری، زیست‌تخریب‌پذیری، فعالیت ضدمیکروب و خواص زیست‌چسبی، آن را به نامزد ایده‌آلی برای کاربردهای مختلف زیست‌پزشکی تبدیل می‌کند. کیتوسان در سامانه‌های دارورسانی به‌عنوان حامل امیدوار کننده برای انتشار کنترل‌شده و هدفمند دارو، بهبود اثربخشی درمانی و کاهش آثار نامطلوب عمل می‌کند. ماهیت زیست‌سازگار و غیرسمی، آن را برای کپسول‌دار کردن طیف وسیعی از داروهای درمانی برای رهایش سامانمند یا موضعی مناسب می‌کند. افزون‌براین، نقش کیتوسان در مهندسی بافت و پزشکی ترمیمی بسیار مهم است. داربست‌های کیتوسان محیط مساعدی را برای رشد سلول، تمایز و بازسازی بافت فراهم کرده و امکان توسعه اندام‌های مصنوعی، کاشتینه‌ها و بافت‌های مهندسی‌شده فراهم می‌کند. خواص زیست‌چسبندگی کیتوسان، چسبندگی سلولی را تسهیل و ترمیم و بازسازی بافت را در کاربردهای ترمیم زخم تقویت می ­کند. همچنین، بررسی حاضر به اهمیت فزاینده کیتوسان در فناوری‌های خون­ایستی می‌پردازد، جایی که قابلیت آن در القای لخته شدن خون و پیشگیری از عفونت به بهبود مدیریت مراقبت از زخم کمک می‌کند. افزون­براین، نانوذرات و داربست‌های برپایة کیتوسان با امکان‌پذیر ساختن رویکردهای مناسب برای دارورسانی، ژن‌درمانی و بازسازی بافت، پژوهش­ های زیست‌پزشکی را متحول کرده است. درنتیجه، این بررسی بر نقش ضروری کیتوسان در پیشرفت فناوری‌های زیست­پزشکی و متحول کردن مداخلات درمانی تأکید می‌کند. خواص چندمنظوره کیتوسان، همراه با پژوهش ­ها و نوآوری‌های پیوسته در این حوزه، نویدبخش توسعه راه‌حل‌های نوین زیست‌پزشکی با آثار گسترده بر شیوه‌های مراقبت‌های بهداشتی و بهبود نتایج درمان بیماران است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

A Review on Biomedical Applications of Chitosan

نویسندگان [English]

  • Milad Ghezelsofloo 1
  • mehdi Sadat-Shojai 2
  • Soheila Ghasemi 3
  • Zahra Donyanavard 2
  • Parmis Azizi 4
1 Department of Chemistry, College of Science, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
2 Shiraz university
3 Shiraz university
4 Shahid Beheshti university
چکیده [English]

Chitosan is a multifunctional biopolymer derived from chitin. It has attracted significant attention in the biomedical field due to its outstanding properties and diverse applications. This review provides a comprehensive analysis of the versatile biomedical applications of chitosan, including drug delivery, tissue engineering, wound healing, and regenerative medicine. The unique characteristics of chitosan, including biocompatibility, biodegradability, antimicrobial activity, and bioadhesive properties, make it an ideal candidate for various biomedical applications. In drug delivery systems, chitosan serves as a promising carrier for controlled and targeted drug release, improving therapeutic efficacy, and reducing adverse effects. Its biocompatible nature and nontoxicity make it suitable for encapsulating a wide range of therapeutics for systemic or localized delivery. In addition, the role of chitosan in tissue engineering and regenerative medicine is very important.
Chitosan scaffolds provide a conducive environment for cell growth, differentiation, and tissue regeneration, enabling the development of artificial organs, implants, and engineered tissues. The bioadhesive properties of chitosan facilitate cell adhesion and promote tissue repair and regeneration in wound healing applications. The present review also addresses the growing importance of chitosan in hemostatic technologies, where its ability to induce hemostasis and prevent infection improve wound care management. Furthermore, chitosan-based nanoparticles and scaffolds have revolutionized biomedical research by enabling convenient approaches for drug delivery, gene therapy, and tissue regeneration. Consequently, this review emphasizes the essential role of chitosan in advancing biomedical technologies and revolutionizing therapeutic interventions. The multifunctional properties of chitosan, coupled with ongoing research and innovations in this field, hold promise for the development of novel biomedical solutions with broad implications for healthcare practices and improved patient outcomes.   

کلیدواژه‌ها [English]

  • chitosan
  • chitosan derivative
  • biopolymer
  • biomedical
  • biodegradability

مراجع

  1. Delshad Y., Dehghani A., Ghezelsofloo M., and Ghasemi S., Efficient Synthesis of Benzimidazoles in Solvent-Free Conditions using Chitosan-Copper (II) Complex Extracted from Persian Gulf shrimp Shell, Res. Nanomater. (Persian), 1, 25-34, 2022.
  2. Ghezelsofloo M., Dehghani A., and Ghasemi S., Application of Chitosan Polymeric Carriers as Controlled Drug Delivery Systems, Res. Nanomater. (Persian), 1, 54-68, 2022.
  3. Karami M., Abdouss M., Kalaee M., and Moradi O., Investigating the Antibacterial Properties of Chitosan Nanocomposites Containing Metal Nanoparticles for Using in Wound Healings: A Review Study, Polymerization (Persian), 13, 42-53, 2023.
  4. Zhao D., Yu S., Sun B., Gao S., Guo S., and Zhao K., Biomedical Applications of Chitosan and Its Derivative Nanoparticles, Polymers (Basel), 10, 462, 2018.
  5. Ghezelsofloo M., Dehghani A., Sadat-Shojai M., and Ghasemi S., A Review of the Application of Chitosan in Tissue Engineering, Polymerization (Persian), 14, 15-24, 2024.
  6. Talebi H., Ashenai Ghasemi F., and Ashori A., The Effect of Solvent and Plasticizer on Mechanical Properties of Chitosan-Based Biocomposites, Polymerization (Persian), 9, 62-71, 2019.
  7. Tang W., Wang J., Hou H., Li Y., Wang J., Fu J., and Tan H., Application of Chitosan and Its Derivatives in Medical Materials, J. Biol. Macromol., 124398, 2023.
  8. Khalaf E.M., Abood N.A., Atta R.Z., Ramírez-Coronel A.A., Alazragi R., Parra R.M.R., and Farhood B., Recent Progressions in Biomedical and Pharmaceutical Applications of Chitosan Nanoparticles: A Comprehensive Review, J. Biol. Macromol., 123354, 2023.
  9. Chen S., Tian H., Mao J., Ma F., Zhang M., Chen F., and Yang P., Preparation and Application of Chitosan-based Medical Electrospun Nanofibers, J. Biol. Macromol., 226, 410-422, 2022.
  10. Luan F., Wei L., Zhang J., Mi Y., Dong F., Li Q., and Guo Z., Antioxidant Activity and Antifungal Activity of Chitosan Derivatives with Propane Sulfonate Groups, Polymers, 10, 395,
  11. Yu Y., Zheng X., Liu X., Zhao J., and Wang S., Injectable Carboxymethyl Chitosan-Based Hydrogel for Simultaneous Anti-Tumor Recurrence and Anti-Bacterial Applications, J. Biol. Macromol., 230, 123196, 2023.
  12. Yu D., Feng J., You H., Zhou S., Bai Y., He J., and Su Z., The Microstructure, Antibacterial and Antitumor Activities of Chitosan Oligosaccharides and Derivatives, Drug., 20, 69, 2022.
  13. Lin Y.C., Lou P.J., and Young T.H., Chitosan as an Adjuvant-Like Substrate for Dendritic Cell Culture to Enhance Antitumor Effects, Biomaterials, 35, 8867-8875, 2014.
  14. Pourseif T., Ghafelehbashi R., Abdihaji M., Radan N., Kaffash E., Heydari M., and Ren Q., Chitosan-based Nanoniosome for Potential Wound Healing Applications: Synergy of Controlled Drug Release and Antibacterial Activity, J. Biol. Macromol., 230, 123185, 2023.
  15. Loo H.L., Goh B.H., Lee L.H., and Chuah L.H., Application of Chitosan-Based Nanoparticles in Skin Wound Healing, Asian J. Pharm. Sci., 17, 299-332, 2022.
  16. Salahshoori I., Montazeri N., Yazdanbakhsh A., Golriz M., Farhadniya R., and Khonakdar H.A., Insights into the Adsorption Properties of Mixed Matrix Membranes (Pebax 1657-g-Chitosan-PVDF-Bovine Serum Albumin@ZIF-CO3-1) for the Antiviral COVID-19 Treatment Drugs Remdesivir and Nirmatrelvir: An In Silico Study, ACS Appl. Mater. Interfaces., 15, 2023.
  17. Safer A.M. and Leporatti S., Chitosan Nanoparticles for Antiviral Drug Delivery: A Novel Route for COVID-19 Treatment, J. Nanomed., 8141-8158, 2021.
  18. Gong X., Gao Y., Shu J., Zhang C., and Zhao K., Chitosan-Based Nanomaterial as Immune Adjuvant and Delivery Carrier for Vaccines, Vaccines, 10, 1906, 2022.
  19. Robla S., Prasanna M., Varela-Calviño R., Grandjean C., and Csaba N., A Chitosan-Based Nanosystem as Pneumococcal Vaccine Delivery Platform, Deliv. Transl. Res., 11, 581-597, 2021.
  20. Ke C.L., Deng F.S., Chuang C.Y., and Lin C.H., Antimicrobial Actions and Applications of Chitosan, Polymers, 13, 904, 2021.
  21. Lemke P., Jünemann L., and Moerschbacher B.M., Synergistic Antimicrobial Activities of Chitosan Mixtures and Chitosan–Copper Combinations, J. Mol. Sci., 23, 3345, 2022.
  22. Desai N., Rana D., Salave S., Gupta R., Patel P., Karunakaran B., and Kommineni N., Chitosan: A Potential Biopolymer in Drug Delivery and Biomedical Applications, Pharmaceutics, 15, 1313, 2023.
  23. Tian B. and Liu J., Smart Stimuli-Responsive Chitosan Hydrogel for Drug Delivery: A Review, J. Biol. Macromol., 123902, 2023.
  24. Kedir W.M., Abdi G.F., Goro M.M., and Tolesa L.D., Pharmaceutical and Drug Delivery Applications of Chitosan Biopolymer and Its Modified Nanocomposite: A Review, Heliyon, 8, e10196, 2022.
  25. Jabali M.K., Allafchian A.R., Jalali S.A.H., Shakeripour H., Mohammadinezhad R., and Rahmani F., Design of a pDNA Nanocarrier with Ascorbic Acid Modified Chitosan Coated on Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles for Gene Delivery, Colloids Surf. A: Physicochem. Eng., 632, 127743, 2022.
  26. Abdelhamid H.N., Chitosan‐Based Nanocarriers for Gene Delivery, Biomater., 91-105, 2022.
  27. Yaqoob A.A., Ahmad A., Ibrahim M.N.M., and Rashid M., Chitosan-Based Nanocomposites for Gene Delivery: Application and Future Perspectives,-Based Nanocompos. Gene Deliv. Tissue Eng., 245-262, 2021.
  28. Sadat-Shojai M., Khorasani M.T., and Jamshidi A., 3-Dimensional Cell-Laden Nano-Hydroxyapatite/Protein Hydrogels for Bone Regeneration Applications, Sci. Eng. C, 49, 835-843, 2015.
  29. Agarwal T., Chiesa I., Costantini M., Lopamarda A., Tirelli M.C., Borra O.P., and Maiti, T.K., Chitosan and Its Derivatives in 3D/4D (Bio) Printing for Tissue Engineering and Drug Delivery Applications, J. Biol. Macromol., 125669, 2023.
  30. Kołodziejska M., Jankowska K., Klak M., and Wszoła M., Chitosan as an Underrated Polymer in Modern Tissue Engineering, Nanomaterials, 11, 3019, 2021.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار