Optimización del proceso de extracción de quitina de muda de cigarra y evaluación de su actividad antioxidante y efecto hemostático
La quitina, también conocida como quitosano, es un biopolisacárido macromolecular lineal compuesto por unidades de N-acetil-2-amino-2-deoxi-D-glucopiranosa conectadas por enlaces β -1,4-glicosídicos. Es un sólido semitransparente en forma de lámina y, debido a los enlaces de hidrógeno entre las cadenas de polisacáridos, la quitina es insoluble en agua, ácidos diluidos, bases diluidas o disolventes orgánicos en general. La quitina está ampliamente presente en los caparazones de artrópodos inferiores, insectos y en las paredes celulares de ciertas algas y hongos, tanto en ambientes marinos como terrestres. Los métodos de extracción incluyen métodos ácido-base, hidrólisis enzimática, EDTA, fermentación microbiana y líquidos iónicos. La quitina tiene actividades biológicas como antioxidante, hemostática, antibacteriana, antitumoral, hipoglucemiante, hipotensora, hipolipemiante y reguladora del sistema inmunitario. Gracias a su ausencia de toxicidad, buena biocompatibilidad, biodegradabilidad y capacidad de degradación enzimática, se utiliza ampliamente en campos biomédicos como la administración de fármacos, la ingeniería de tejidos, la cicatrización de heridas y el tratamiento del cáncer.
El Periostracum Cicadae, también conocido como Cicadae, es el caparazón de muda del insecto saltamontes negro de la familia de las cigarras después de la eclosión. Su composición química incluye principalmente quitina, proteínas, sales inorgánicas, aminoácidos, oligoelementos, etc. Como medicina tradicional china de uso común en China, tiene los efectos de dispersar el viento y el calor, aliviar la garganta, penetrar las erupciones cutáneas, aliviar los espasmos y mejorar la visión y aliviar las opacidades. Los estudios han demostrado que la muda de cigarra, como fuente alternativa de quitina, tiene bajo grado de acetilación, cristalinidad, propiedades térmicas y buena seguridad ecológica. Sin embargo, debido al elevado precio de la muda de cigarra y a la falta de normas de calidad fijas para la quitina, el progreso de la investigación sobre la quitina de muda de cigarra es actualmente lento. En este estudio se utilizó el método ácido-base tradicional asistido por ultrasonidos para extraer la quitina de las mudas de cigarra, se acortó el ciclo de extracción y se optimizó el proceso de extracción mediante experimentos de factor único y ortogonales. También se determinó la actividad antioxidante y el efecto hemostático del extracto, lo que tiene un importante significado de referencia para promover la investigación y la aplicación de la quitina de muda de cigarra.

Los parámetros óptimos de proceso para la extracción ácido-base asistida por ultrasonidos de quitina de mudas de cigarra se obtuvieron mediante experimentos de un solo factor combinados con experimentos ortogonales, incluyendo descalcificación: fracción de masa: 8% ácido clorhídrico, temperatura: temperatura ambiente, relación sólido-líquido: 1:25, potencia de ultrasonidos: 160W, tiempo de ultrasonidos: 150min; Eliminación de proteínas: fracción de masa: 10% hidróxido de sodio, temperatura: 60 ℃, relación sólido-líquido: 1:25, potencia de ultrasonidos: ninguna diferencia significativa, tiempo de ultrasonidos: 90min; Decoloración: fracción másica: 5% permanganato potásico, 8% bisulfito sódico, temperatura: 90 ℃, tiempo: reacción de permanganato potásico durante 60 minutos, reacción de bisulfito sódico durante 90 minutos. La descalcificación y la desproteinización asistidas por ultrasonidos aumentan la penetración del disolvente, acortando eficazmente el tiempo de extracción.
En el experimento preliminar, se utilizó una solución acuosa de hidróxido de potasio/urea para la congelación y descongelación a baja temperatura con el fin de disolver la quitina de la muda de cigarra. Durante el proceso, se comprobó que el propio sistema hidróxido de potasio/urea tiene un impacto significativo sobre los radicales libres. En este estudio se investigó la actividad antioxidante de la suspensión de quitosano de muda de cigarra. Los resultados mostraron que, cuando la concentración de la suspensión de quitosano de muda de cigarra era de 18mg/mL, la tasa de eliminación de radicales libres ABTS era del 91%.Cuando la concentración de la suspensión de quitosano de muda de cigarra era de 15mg/mL, el índice de eliminación de radicales libres DPPH era de 35,19%; cuando la concentración de la suspensión de quitosano de muda de cigarra era de 20mg/mL, el índice de eliminación de radicales libres O2 era de 63,72%. La razón por la que el quitosano presenta una excelente actividad antioxidante puede ser que se ha desacetilado parcialmente durante el proceso de extracción ácido-base.
Se utilizó el método del tubo de ensayo para determinar el tiempo de coagulación in vitro de la sangre de conejo con diferentes dosis de quitosano en polvo. Los resultados mostraron que la capacidad procoagulante in vitro del polvo de quitosano de muda de cigarra aumentaba con el incremento de la dosis de quitosano de muda de cigarra. En comparación con el polvo de Yunnan Baiyao a la misma dosis, la capacidad procoagulante in vitro del polvo de quitosano de muda de cigarra era significativamente mejor. Se utilizó el método de corte de la cola para determinar el tiempo y la cantidad de hemorragia de las distintas dosis de polvo de quitosano de muda de cigarra en ratones. Los resultados mostraron que el grupo de control positivo de polvo de quitosano de muda de cigarra y el polvo de Yunnan Baiyao en cada dosis podían acortar significativamente el tiempo de sangrado en comparación con el grupo de control en blanco. En comparación con el polvo de Yunnan Baiyao a la misma dosis, hubo diferencias significativas en el tiempo de hemorragia y la cantidad de quitosano, lo que indica que el quitosano de muda de cigarra tiene mejor capacidad hemostática que Yunnan Baiyao. Al establecer un modelo de hemorragia hepática en ratones y medir el tiempo de hemorragia de la herida, los resultados mostraron que el quitosano de muda de cigarra podía acortar significativamente el tiempo de hemorragia de la herida hepática, y los datos de la misma dosis de quitosano de muda de cigarra eran mejores que los del control positivo de Yunnan Baiyao. El quitosano de muda de cigarra tiene un buen efecto en la promoción de la coagulación sanguínea en heridas sangrantes de órganos con un rico contenido de sangre en el cuerpo, como el hígado, y tiene potencial para desarrollarse como material hemostático para la resección quirúrgica de algunos órganos.