Pancerze krewetek jako tarcza: Nowe zastosowania dla odpadów z akwakultury

Ocean wydaje specyficzny dźwięk, który można nazwać „chrzęstem” przetwarzania – to moment, gdy życie przechodzi do łańcucha pokarmowego, pozostawiając po sobie jedynie góry pancerzy jako niemy produkt uboczny. Jednak pod koniec 2025 roku nauka wydobywa z tego „chrzęstu” nową melodię: odpady pancerzy czarnej krewetki tygrysiej (Penaeus monodon) zostaną przekształcone w biofunkcjonalne nanocząsteczki chitozanu. Materiał ten ma potencjał, by jednocześnie hamować patogeny w akwakulturze, działać jako przeciwutleniacz, a nawet służyć jako „żywa” powłoka do konserwacji owoców.

Badacze opracowali zintegrowaną, „zieloną” ścieżkę, która prowadzi od pancerzy krewetek P. monodon, przez chitozan, aż do nanocząsteczek chitozanu (ChNPs). Proces ten wykorzystuje metodę immobilizacji jonowej (jonotropowej) z zastosowaniem anionowego środka sieciującego, którym jest trifosforan sodu (STPP).

Następnie przeprowadzono szczegółową weryfikację właściwości otrzymanych cząstek, obejmującą mikroskopię, spektroskopię, analizę krystaliczności oraz termostabilności. Wyniki potwierdziły, że uzyskane nanocząsteczki zachowują stabilną formę nanometryczną, wykazują krystaliczność i są termicznie stabilne, co jest kluczowe dla ich praktycznego zastosowania.

Znaczenie dla oceanów i akwakultury

W ramach przeprowadzonych badań nanocząsteczki wykazały aktywność antybakteryjną wobec typowych patogenów ryb, w tym Aeromonas hydrophila. Ponadto udowodniono ich właściwości antyoksydacyjne, co potwierdzono w testach DPPH i wychwytywaniu H₂O₂. Jest to niezwykle istotny kierunek dla akwakultury, ponieważ pozwala na zmniejszenie zależności od agresywnej chemii na rzecz lokalnych, biologicznych rozwiązań opartych na surowcach dostępnych w regionie.

Autorzy pracy podkreślają również, że ta innowacja wpisuje się w model gospodarki obiegu zamkniętego. Odpad morski zostaje przekształcony w cenny zasób dla biologii i materiałoznawstwa, wszystko w ramach jednej, spójnej platformy technologicznej.

Biokompatybilność i perspektywy biomedyczne

Wstępna ocena na liniach komórkowych NIH 3T3 wykazała wysoką biokompatybilność ChNPs w warunkach in vitro. Ten wynik wspiera wizję przyszłego wykorzystania nanocząsteczek, od nośników substancji czynnych po zaawansowane, miękkie biomateriały. Należy jednak pamiętać, że naukowcy zaznaczają konieczność przeprowadzenia dalszych testów na różnych liniach komórkowych oraz w warunkach in vivo, a także konieczność skalowania produkcji.

Kompozyt chroniący owoce

Przechodząc od zagadnień morskich do sadowniczych, badacze stworzyli kompozytowy hydrożel na bazie chitozanu i karboksymetylocelulozy (CMC). Materiał ten przetestowano jako naturalną powłokę do konserwacji owoców po zbiorach. Jest to kolejny element układanki w dążeniu do redukcji strat żywności, co stanowi ważny aspekt zrównoważonego rozwoju.

Dlaczego chitozan jest „materiałem XXI wieku”

Chociaż chitozan został po raz pierwszy opisany w XIX wieku (prace Rougeta z 1859 roku), to właśnie teraz zyskuje miano „języka epoki”. Wynika to z jego biodegradowalności, biokompatybilności oraz doskonałej zdolności do integracji z inżynierią materiałową, włączając w to obiecujące perspektywy reologii i druku 3D w niektórych obszarach badań.