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Spectre RMN
du proton d’un chitosane

 

 

 







La structure moléculaire de la chitine ou du chitosane consiste en un enchaînement linéaire d’unités de N-acétyl-β-D-glucosamine ou de β-D-glucosamine liées en (1→4) :

R= -H ou -COCH3
 

Le radical R est un groupement acétyle dans la chitine; par traitement alcalin, on obtiendra le chitosane correspondant à la désacétylation partielle de la chitine (R= -H ou –COCH3). Les chitosanes sont caractérisés par un degré d’acétylation moyen correspondant à la fraction de groupes aminés acétylés. La désacétylation totale conduit à un polymère constitué d’unités β-D-glucosamine liées en 1→4 ( R= H) (1).

Dès que son degré d’acétylation moyen (DA) est plus faible que 0,5 le chitosane devient soluble en milieu acide ; il a un pK intrinsèque de l’ordre de 6 (2,3). On le dissout généralement dans l’acide acétique, l’acide lactique ou un autre acide faible biocompatible. Les solutions préparées en milieu aqueux sont toujours acides. En effet dès que le pH est supérieur à 6 (pH > 6), le chitosane précipite.
Le chitosane est proposé par certains fournisseurs sous une forme hydrosoluble ; il s’agit alors d’un sel de l’un des acides cités précédemment. Récemment, il a été proposé  de préparer des solutions aqueuses stables à pH=7 en présence de β-glycérophosphate de sodium (4). Les solutions sont alors thermogélifiantes à température supérieure à 40°C.

Le chitosane soluble en milieu acide par protonation du groupement amine est un polycation ; c’est le seul polymère cationique pseudo-naturel et à ce titre, son application devrait se développer.
Sa caractérisation implique la détermination du degré d’acétylation moyen du chitosane (DA) ; la technique la plus rapide et la plus précise est la spectroscopie RMN du proton, dès lors que le polymère est parfaitement soluble dans D20 (eau lourde) en présence d’acide chlorhydrique (HCl ou mieux DCl), ou la RMN 13C et 15N à l’état solide quel que soit le degré d’acétylation DA. (Figure 1) (5).

En fait, non seulement il est important de déterminer le degré d’acétylation moyen du polymère, mais il faudrait également déterminer la distribution des groupes acétyle le long de la chaîne, car elle contrôlera également la solubilité.

La deuxième caractéristique importante est la masse molaire moyenne en masse ou mieux, la distribution en masses molaires qui sera obtenue par chromatographie d’exclusion stérique (6). On pourra également déterminer la masse molaire moyenne viscosimétrique par une détermination de la viscosité intrinsèque, si on connaît les paramètres de la relation de Mark-Houwwink ([]= KMa).

Marguerite Rinaudo, CERMAV-CNRS
Centre de recherches sur les macromolécules végétales




1- J. Brugnerotto, J. Desbrières, L. Heux, K. Mazeau & M. Rinaudo Overview on structural characterization of chitosan molecules in relation with their behavior in solution. Macromol. Symp., 168, 2001, 1-20

2- M. Rinaudo, G. Pavlov & J. Desbrières
Influence of acetic acid concentration on the solubilization of chitosan. Polymer, 40, 1999, 7029-7032

3- M. Rinaudo, G. Pavlov & J. Desbrières
Solubilization of chitosan in strong acid medium. Int. J. Polym. Anal. Charact., 5, 1999, 267-276

4- A. CheniteC. ChaputD. WangC. Combes, M. D. BuschmannC. D. HoemannJ. C. Leroux, B. L. Binette & A. Selmani
Novel injectable neutral solutions of chitosan form biodegradable gels in situ. Biomaterials, 21, 2000, 2155-2161

5- L. Heux, J. Brugnerotto, J. Desbrières, M.F. Versali & M. Rinaudo
Solid state NMR for determination of degree of acetylation of chitin and chitosan Biomacromolecules, 1, 2000, 746-751

6- J. Brugnerotto, J. Desbrières, G. Roberts & M. Rinaudo
Characterization of chitosan by steric exclusion chromatography.
Polymer, 42, 2001, 9921-9927

7- M. Rinaudo
Chitin and chitosan : properties and applications. Progress in Polymer Science, 31, 2006, 603-632

 

 


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