ANOS

Química e Sociedade

http://dx.doi.org/10.21577/0104-8899.20160089

Quitosana: da Química Básica à Bioengenharia

Lorena O. Felipe, Lucas A. Rabello, Ênio N. O. Júnior e Igor José B. Santos
A quitosana é um copolímero de origem natural derivado do processo de desacetilação da quitina. As
características apresentadas pela quitosana permitem uma ampla versatilidade de aplicação em áreas distintas,
do tratamento de efluentes a utilizações mais sofisticadas, como na medicina regenerativa. Dessa forma,
este trabalho aborda o conceito de copolímero natural, as principais formas de obtenção da quitosana, as
características e propriedades da quitosana, as multifuncionalidades desse biomaterial e seu elevado potencial
tecnológico em diferentes áreas, principalmente na engenharia de tecidos. Por fim, a partir da contextualização desta temática, será possível ao aluno vislumbrar a multidisciplinaridade da área de biotecnologia, na
qual a engenharia de tecidos está inserida e desenvolver no mesmo a importância do reaproveitamento de
resíduos no contexto da sustentabilidade ambiental.

312

copolímero natural, quitina, biotecnologia, engenharia de tecidos, reaproveitamento de resíduos

Recebido em 03/06/2016, aceito em 10/03/2017

N

a década de 1980, surgiu o conceito de desenvolvimento sustentável. A partir disso, a conscientização
das atividades industriais associada à preservação
ambiental passou a ser fortemente considerada (Veiga,
2008). Desde então, várias legislações passaram a ser institucionalizadas por diferentes órgãos ambientais para a
mitigação e remediação dos impactos ambientais (Elliot,
2012; CONAMA, 1986).
Dessa forma, além do fator ambiental, o aspecto econômico também passou a ser fortemente levado em consideração
nas estratégias de aproveitamento de resíduos e, atualmente,
inúmeros processos são empregados com o intuito de agregar
valor a diferentes rejeitos industriais. Isso é possível, pois alguns desses rejeitos podem ser considerados matérias-primas
potenciais de ingredientes tanto na indústria de alimentos
quanto na de ração para animais (Mirabella et al., 2014;
Jayathilakan et al., 2012).
A atividade pesqueira, a qual engloba tanto a captura
quanto aquicultura, está entre as práticas industriais que
produzem um grande volume de resíduos de significativo
potencial poluidor, sendo amplamente praticadas no Brasil
e ao redor do mundo (Olsen et al., 2014; Arvanitoyannis e
A seção "Química e sociedade" apresenta artigos que focalizam diferentes inter-relações
entre Ciência e sociedade, procurando analisar o potencial e as limitações da Ciência
na tentativa de compreender e solucionar problemas sociais.
Quím. nova esc. ­ São Paulo-SP, BR.

Kassaveti, 2008; Sofia, 2014). Para se ter uma ideia, de acordo com estatísticas disponibilizadas pela FAOSTAT, referente ao ano de 2013, a produção da atividade de pesca, tanto
ao nível mundial quanto ao nível brasileiro foi cerca de 191
milhões de toneladas e 1,24 milhões de toneladas, respectivamente (FAO Fisheries and Aquaculture Departament).
Dentre os principais produtos de comercialização da
pesca, estão os crustáceos, com expressiva produção a
nível mundial e nacional (Tabela 2) (FAO Fisheries and
Aquaculture Departament). Esses últimos, quando industrializados (não comercializado in natura) podem gerar
um volume de resíduos correspondente a 70% do seu peso
fresco, como é o caso do camarão. Nesse caso, entre os
componentes residuais estão o cefalotórax (cabeça) e o
exoesqueleto (casca) (Holanda, 2004). Assim, se levado em
conta a produção de camarão como expresso na Tabela 1,
é possível estimar que o volume de resíduos produzidos a
partir do beneficiamento do mesmo no ano de 2013, tanto a
nível mundial quanto nacional, foi próximo de 5.511.797 e
71.584 toneladas, respectivamente.
Portanto, entre as estratégias empregadas para a agregação de valor e mitigação do impacto ambiental dos resíduos
provenientes do beneficiamento desse tipo de produto, está
a recuperação de seus elementos principais: proteínas, astaxantina (carotenoide de poder colorante) e quitina (Cahú
et al. 2012; Vázquez et al., 2013).

Quitosana: da Química Básica à Bioengenharia

Vol. 39, N° 4, p. 312-320, NOVEMBRO 2017

Tabela 1: Produção mundial e brasileira de crustáceos referente ao ano de 2013.
Produção1

Crustáceo
Espécie

Mundial (t)

Brasileira (t)

Camarão

7.873.996

102.263

Lagosta

290.267

6.726

Caranguejo

1.896.872

10.916

Outros

3.168.336

6.329

Total

13.229.472

126.234

FAO (Fisheries and Aquaculture Department). Dados referentes
ao ano de 2013.
1

Em se tratando especialmente da quitina, a recuperação
dos descartes de crustáceos mostra-se bastante favorável, já
que a concentração deste biopolímero é de aproximadamente
5-7% em camarões e de 15-20% em caranguejos (BessaJúnior e Gonçalves, 2013).
De acordo com a Associação Brasileira de Criadores
de Camarão, a produção brasileira de camarões da espécie
Litopenaeus vannamei cresceu entre os anos 1998 a 2005,
passando de 7 mil para 65 mil toneladas por ano. Esta elevada
produção de camarões tem gerado grandes quantidades de
resíduos sólidos, uma vez que a cabeça e a casca do crustáceo
correspondem a aproximadamente 40% do seu peso total e
não podem ser usados na fabricação de ração animal, devido
à elevada quantidade de fibras, gerando muitos problemas
ambientais quando descartados (ABCC, 2014). O impacto
ambiental é decorrente do excesso de macronutrientes (e.g.
nitrogênio e fósforo) que gera alteração na teia alimentar,
eutrofização, baixo nível de oxigênio, redução da biodiversidade etc (Bonini, 2006). Considerando a produção de
camarão do ano de 2005, que foi de 65 mil toneladas e que
40% do seu peso total seja convertido em resíduos, gerou-se
naquele ano um total de 26 mil toneladas de resíduos da
indústria de camarão, que atualmente não é aproveitado e
poderia ser utilizado para a produção de quitina e quitosana.
Portanto, além de se mostrar como uma tática de gerenciamento ambiental, tanto a obtenção de quitina quanto do
seu precursor quitosana, apresentam como vantagens a sua
ampla disponibilidade e a sua viabilidade econômica, sendo
uma fonte renovável e de baixo custo (Hudson e Smith, 2013).
Dessa maneira, este trabalho visa desenvolver uma visão contextualizada, cidadã e sustentável da obtenção e caracterização
da quitosana como um copolímero natural com potencial de
aplicação em diferentes áreas, principalmente no setor emergente de engenharia de tecidos, fornecendo ao professor uma
metodologia de aplicação deste tema em sala de aula.

Quitina e Quitosana: Copolímeros Naturais
Atualmente, os polímeros sintéticos são notadamente
identificados como um dos pilares contemporâneos do estilo de vida moderna, estando cotidianamente presentes em
inúmeros produtos de ampla comercialização (automóveis,
Quím. nova esc. ­ São Paulo-SP, BR.

vestuários, embalagens etc.). Tal fato foi possibilitado pelos
estudos desenvolvidos por Hermann Staudinger ­ Prêmio
Nobel no ano de 1953 - acerca da química dessas moléculas
(Ringsdorf, 2013; Shampoo et al., 2013). Mas afinal, o que
são polímeros?
Os polímeros são definidos como macromoléculas (de
cadeia longa e/ou de alta massa molecular) (IUPAC Gold
Book). Estruturalmente são constituídos por unidades menores, os chamados monômeros. Assim, a macromolécula
é formada, sob condições determinadas, pela reação entre
os monômeros a partir de uma reação denominada de polimerização. Dependendo da extensão da reação, o número
de unidades repetidas agrupadas pode variar, definindo-se
assim, o grau de polimerização (GP) da molécula (Rodríguez
et al., 2014). Ainda, de acordo com a composição da cadeia,
os polímeros podem ser divididos em dois grandes grupos:
os homopolímeros (constituído por um único tipo de monômero) e os copolímeros (constituído por diferentes tipos
de monômeros) (IUPAC Gold Book).
Contudo, a despeito da contemporaneidade dos polímeros sintéticos, os polímeros naturais (biopolímeros) são
considerados a base da vida. Dentre as classes principais
dessas macromoléculas naturais, estão: (i) as proteínas
(constituídas a partir de monômeros de aminoácidos), (ii)
os ácidos nucléicos (formados a partir de monômeros de
nucleotídeos) e (iii) os polissacarídeos (estruturados a partir
de monômeros de açúcares) (Biological Macromolecules).
No que diz respeito aos polissacarídeos, os mesmos podem
assumir função energética (amido, glicogênio) e estrutural
(celulose, quitina) (Dumitriu, 2004).
É inquestionável a importância das moléculas estruturais
na manutenção das diferentes formas de vida, sendo abundantes e largamente distribuídas na natureza, com destaque
para a celulose (de maior ocorrência natural), seguida da
quitina (Dumitriu, 2004).
Dessa maneira, enquanto a celulose é definida como
um homopolímero (constituída unicamente por meros de
glicose), a quitina é reconhecidamente um copolímero
(constituída majoritariamente por meros de N-acetil-Dglicosamina e resíduos de D-glicosamina). No caso da quitina, a mesma é precursora de outro importante copolímero: a
quitosana. Essa última, constituída principalmente de meros
de D-glicosamina e resíduos de N-acetil-D-glicosamina
(Figura 1). Apesar da composição variável, uma característica comum é compartilhada pelos três biopolímeros
anteriormente citados: os meros constituintes da cadeia
polimérica são unidos por ligações glicosídicas (14)
(Figura 2) (Thomas et al., 2012).

Quitina e Quitosana: Método de Obtenção
A quitina como polissacarídeo apresenta função estrutural e protetora, podendo ser identificada em diferentes
organismos (Tabela 2). Dentre as fontes em que pode
ser encontrada, destaca-se o exoesqueleto de crustáceos
(Rinaudo, 2006).

Quitosana: da Química Básica à Bioengenharia

Vol. 39, N° 4, p. 312-320, NOVEMBRO 2017

313

Tabela 2: Fontes naturais do copolímero quitina. Adaptado de:
Rinaudo (2006).

Figura 1: Representação esquemática da estrutura da (A)
-D-glicosamina (GlcN) e (B) N-acetil-D-glicosamina (GlcNac):
ambos, monômeros estruturais da quitosana.

No que diz respeito às características, tanto a quitina
quanto a quitosana são insolúveis em água. Contudo, enquanto a quitina é insolúvel na maior parte dos solventes
(exceto para o sistema-solvente N,N-dimetilacemida/LiCl),
a quitosana apresenta solubilidade em soluções diluídas de
ácidos orgânicos (acético, fórmico, cítrico) e inorgânicos
(ácido clorídrico, por exemplo). A massa molecular média e
o grau médio de acetilação (GA) - dado pelo teor de N-acetilD-glicosamina ­ distingue ambos os biopolímeros (Tabela
3) (Pillai et al., 2009).

Seres marinhos

Insetos

Fontes diversas

Anelídeos

Escorpião

Algas verdes

Celenterados

Formigas

Leveduras (tipo )

Crustáceos

Besouro

Fungos (parede celular)

Moluscos

Aranha

Algas castanhas

Barata

Micélio de Penicillium

Observa-se, portanto, que a partir da desacetilação da
quitina purificada (Figura 3) é obtida a quitosana. A desacetilação pode ser feita por dois mecanismos diferentes: (i)
ação enzimática (quitinases) e pela (ii) hidrólise alcalina
(Figura 4), sendo este último extensamente utilizado. Para
tal, várias metodologias são propostas para a desacetilação
alcalina (Muzzarelli, 2013). Todavia, o método consiste basicamente na imersão de quitina pré-purificada em
NaOH/KOH concentrado, sob agitação e aquecimento
a alta temperatura, intercalados com ciclo de filtração,

314

Figura 2: Representação esquemática da estrutura de três biopolímeros: (A) celulose, (B) quitina e (C) quitosana, sendo . 1 CAS
(Chemical Abstracts Service): Número com registro único (CAS Registry Number) atribuído a cada composto químico descrito na
literatura. Tais registros são constantemente atualizados e armazenados no banco de dados do CAS Registry e administrado pelo
Chemical American Society (CAS REGISTRY: Chemical substances).
Quím. nova esc. ­ São Paulo-SP, BR.

Quitosana: da Química Básica à Bioengenharia

Vol. 39, N° 4, p. 312-320, NOVEMBRO 2017

Tabela 3: Quitina e quitosana - comparação entre a massa
molecular média e o grau médio de acetilação (GA). Adaptado
de: Pillai et al.(2009)
Copolímero

Massa molecular
média (Daltons)

GA

Quitina

> 1.000.000

90%1

Quitosana

10.000 - 1.000.000

< 40%2

Conteúdo de nitrogênio: 7%. 2Unidades desacetiladas: 60%

1

315
Figura 4: Processo de obtenção da quitosana a partir da quitina
purificada por desacetilação alcalina. Adaptado de: Chang et
al. (1997)
Figura 3: Método de obtenção da quitina purificada. Adaptado
de: Muzzarelli (2013) e Percot et al. (2003)

resfriamento e secagem/liofilização (Campana-Filho et al.;
2007).
Dessa forma, de acordo com o método empregado pode-se obter quitosanas com diferentes GA e, consequentemente,
diferentes propriedades físico-químicas (viscosidade, pKa,
massa molecular média, solubilidade, densidade e tamanhos
de partículas), ocasionando uma enorme versatilidade no uso
da quitosana (Younes e Rinaudo, 2015).

Quitosana: Propriedades e Ampla Versatilidade de Aplicação
A quitosana apresenta um conjunto de propriedades
específicas (Tabela 4) que a tornam uma molécula única.
Além disso, esse mesmo polímero também é classificado
como um polieletrólito. Por definição, polieletrólitos são macromoléculas que apresentam grupos ionizáveis na extensão
de toda a sua cadeia. Tais grupos ionizáveis, dependendo da
funcionalidade, podem ser classificados como aniônicos ou
catiônicos. Neste caso, os agrupamentos aminos, presentes
na cadeia polimérica da quitosana, apresentam reatividade
e, em pH menor que 6,5 (meios ácidos) são capazes de se
ligar a íons hidrogênios, apresentando uma carga global
positiva (Ng et al., 2016). Dessa forma, a quitosana é tida
Quím. nova esc. ­ São Paulo-SP, BR.

Tabela 4: Propriedades específicas da quitosana que a torna
uma molécula única. Adaptado de: Pokhrel et al. (2015)
Propriedade

Interpretação

Atóxica

Aquilo que não é venenoso, tóxico ou nocivo.

Bioativa

Capacidade de um material em fazer parte de
reações biológicas específicas.

Biocompatível

Material que apresenta compatibilidade biológica, i.e, sem efeitos indesejáveis no local em
que foi implantado.

como um polieletrólito catiônico, e, em decorrência desse
fato, além das propriedades mostradas (vide Tabela 4), a
quitosana também revela outras funcionalidades: capacidade
de adsorção e habilidade quelante.
Haja vista essas características, a quitosana revela uma
enorme versatilidade de aplicação (Tabela 5) em áreas
completamente distintas, que incluem desde o tratamento de
efluentes às utilizações mais sofisticadas, como na medicina
regenerativa focada na engenharia de tecidos (Khor, 2014).

Quitosana e sua Relevante Aplicabilidade na Engenharia de
Tecidos
A técnica conhecida como Engenharia de Tecidos é aquela que busca a recuperação de tecidos e órgãos lesionados,

Quitosana: da Química Básica à Bioengenharia

Vol. 39, N° 4, p. 312-320, NOVEMBRO 2017

Tabela 5: Inúmeras aplicabilidades da quitosana em diferentes áreas.

316

Área

Aplicabilidade

Referência

Agricultura

Recobrimento de sementes (biocida)

Alcântara (2011)

Biorremediação

Adsorção de metais pesados e corantes

Aquino (2015)

Engenharia de Tecidos

Scaffolds (arcabouço, estrutura,
matriz tridimensional, suporte).

Fiamingo (2016)

Farmacêutica

Analgesia, aceleração da cicatrização, promotor de
regeneração óssea (osteogênese), tratamento da artrite,
sistema de liberação de fármacos.

de Souza (2016)

Indústria de alimentos

Aditivo orgânico, embalagens ativas.

de Souza (2015)

Odontologia

Antimicrobiano, anti-inflamatório, inibição de biofilmes.

Tavaria et al. (2013)

Tratamento de efluentes

Agente floculante

Nakano (2016)

que, por algum motivo, não podem se regenerar naturalmente
(Barbanti et al., 2005). Os produtos artificiais obtidos por
tal processo são denominados TEPs (Tissue-Engineered
Products) e são utilizados para recuperar totalmente (reconstrução) ou parcialmente (terapia) diferentes estruturas
anatômicas do corpo humano (Assis et al., 2007). Dessa
forma, podem tornar tangível o tratamento de queimaduras,
doenças cardíacas, lesões na medula espinhal, diabetes, câncer no fígado, cirrose, entre outras diferentes aplicabilidades
(Berthiaume et al., 2011).
A metodologia empregada para a produção dos TEPs
basicamente faz uso de células do próprio paciente - extraídas do tecido doador - cultivadas e tratadas em laboratório
(in vitro), com posterior reimplantação no local da lesão
(Figura 5) (Barbanti et al., 2005).

Contudo, na maioria dos casos, durante o cultivo das
células a nível laboratorial, as mesmas devem ser associadas a matrizes tridimensionais denominadas scaffolds. Tais
matrizes são estruturas físicas, de diferentes composições,
que possuem a função de mimetizar o ambiente extracelular
no qual as células se encontram no organismo (Ravi et al.,
2014). Ainda, com o intuito de possibilitar o cultivo dos mais
diferentes tipos celulares, diversos métodos e materiais são
propostos para a construção desses scaffolds.
Os materiais empregados nos scaffolds devem satisfazer
uma série de exigências. Além de serem atóxicos, biocompatíveis e biofuncionais, ainda devem possuir propriedades
mecânicas adequadas, facilidade no processo de esterilização
e garantir que, ao longo do tempo, não irão provocar qualquer distúrbio no organismo do paciente (Jozala et al.,2011).

Figura 5: Esquema exemplificando a técnica básica da Engenharia de Tecidos. Adaptado de: Barbanti et al., (2005). FONTE DAS
IMAGENS: Wikimedia Commons e Clip-art.
Quím. nova esc. ­ São Paulo-SP, BR.

Quitosana: da Química Básica à Bioengenharia

Vol. 39, N° 4, p. 312-320, NOVEMBRO 2017

Portanto, considerado estas exigências, o leque de materiais
adequados à regeneração tecidual se torna bastante limitado.
Dentre os materiais disponíveis, a quitosana toma posição
de destaque (Laranjera e Fávere, 2009). Isso porque, além
das propriedades já citadas, algumas outras particularidades
tornam esse polissacarídeo extremamente atraente para a
produção artificial de tecidos (Tabela 6) (Hélio et al., 2006).
No que diz respeito às particularidades relacionadas na
Tabela 6, grande parte delas está atrelada ao fato da quitosana
ser considerada um polieletrólito catiônico (NG et al., 2016).
Como exemplo, em pH 7 (valor de pH na maioria dos fluidos
teciduais) a quitosana adquire carga global positiva, o que
acarreta na aglomeração de alguns elementos figurados do
sangue que apresentam-se negativamente carregados através
da atração eletrostática entre eles. Tal fenômeno ocasiona o
acúmulo destes componentes ao longo da extensão de toda
a cadeia polimérica (Okamoto et al., 2003). A importância
desse fato está no maior estímulo dado ao processo de
coagulação sanguínea no local de aplicação do polímero,
aumentando, assim, a taxa de sucesso do implante no organismo do paciente.
Por outro lado, apesar da ampla versatilidade apresentada
pela quitosana à engenharia de tecidos, em alguns casos,
scaffolds estruturados unicamente com esse polímero não
se apresentam satisfatórios. Considerado esse motivo, inúmeros estudos na literatura científica relatam a associação
da quitosana com outros biopolímeros. Entre os relatos mais
comuns, são citados a combinação da quitosana com o ácido
hialurônico, celulose, colágeno, gelatina e os poli(-hidróxi
ácidos) (Kakkar et al., 2014; Han et al., 2014; Barbanti et
al., 2005). Nesse caso, a estruturação de scaffolds estáveis
é novamente reforçada pela reatividade dos grupamentos aminos na cadeia da quitosana, os quais permitem o

estabelecimento de ligações de hidrogênio com os demais
biomateriais (Ramasamy e Shanmugam, 2014).
A demanda por essas novas combinações está alinhada
com a constante necessidade de se obter novas propriedades
físicas (elasticidade, resistência, morfologia) e químicas
(composição, grupos funcionais, ligações químicas) ideais
para diferentes scaffolds. Por fim, levando-se em conta essas
novas possibilidades, é possível inferir a vasta e importante
abrangência de aplicação da quitosana na engenharia de
tecidos.

Aplicação do Tema no Ensino de Química
De acordo com as Diretrizes Curriculares Nacionais
da Educação Básica (2013), o conhecimento escolar
deve apresentar significado através da contextualização.
Adicionalmente, a interdisciplinaridade também deve ser
levada em conta, evitando a compartimentalização do ensino.
Para tal, métodos de aprendizados ativos e interativos devem
ser adotados, principalmente no que diz respeito ao ensino
das Ciências da Natureza.
Portanto, considerado esses aspectos, uma sugestão é
que o professor de Química poderá utilizar do conteúdo
aqui abordado como temática geradora de conhecimento
contextualizado na área da Química Orgânica, focada nos
polímeros naturais. Ainda será possível ao docente explorar
outras propriedades da quitosana, como a capacidade de
formar filmes transparentes biodegradáveis, que podem ser
utilizados como adesivos dérmicos, pele artificial e como
revestimentos de frutos. Os filmes de quitosana podem ser
obtidos adicionando uma solução de quitosana 1%(m/v)
em solução de ácido acético 1%(v/v) em placas de Petri de
poliestireno. Essas placas ficariam abertas até secagem total

Tabela 6: Particularidades atribuídas a quitosana que a tornam atraente na produção artificial de tecidos.
Característica

Descrição
Promove o estímulo de células fundamentais para a regeneração de tecidos
Acelera o processo de cicatrização
lesionados, como macrófagos e fibroblastos.
Inibe a proliferação de determinados
Atividade antimicrobiana
micro-organismos.
Capacidade apresentada por um polímeBiodegradável
ro de sofrer dispersão in vivo em função
da degradação macromolecular.
Sua cadeia macromolecular é passível
Bioreabsorvível
de clivagem1 e os oligômeros produzidos
são reabsorvidos in vivo.
Estimula a agregação de plaquetas/
eritrócitos, os quais são tidos como
Efeito coagulante
componentes sanguíneos essenciais no
processo de coagulação.
Pode ser manipulada em diferentes formas: filmes, géis, membrana e microesVersatilidade no modo de veiculação
feras, permitindo assim ser aplicada em
diversas situações.
1
Pela ação das enzimas N-acetilglicosaminidase.
Quím. nova esc. ­ São Paulo-SP, BR.

Quitosana: da Química Básica à Bioengenharia

Referência
Hélio et al., 2006

de Oliveira Júnior (2016)
Barbanti et al., (2005)

Barbanti et al., (2005)

Okamoto et al., 2003

Laranjeira, Fávere, 2009

Vol. 39, N° 4, p. 312-320, NOVEMBRO 2017

317

da solução e formação do filme que pode ser removido facilmente da superfície da placa. O revestimento de quitosana
em frutos, também seria uma outra opção de experimento
para avaliar a capacidade da quitosana em aumentar o tempo
de prateleira de frutos comparados a frutos não tratados.
Além disso, esse artigo permite ao aluno entrar em
contato com uma das áreas em grande desenvolvimento, a
biotecnologia, na qual a engenharia de tecidos está inserida.
Tal área, considerada como multidisciplinar, é definida pela
IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry)
como "A integração das ciências naturais e das ciências da
engenharia, a fim de conseguir a aplicação de organismos,
células, suas partes e análogos moleculares para produtos e
serviços" (IUPAC Gold Book). A Figura 6 mostra com maior
clareza a integração das ciências citadas na definição acima.
Finalmente, a temática aqui trabalhada também permite
desenvolver no aluno a importância do reaproveitamento de
resíduos no contexto da sustentabilidade ambiental.

Glossário

substâncias, natural ou artificial, que atua nos sistemas
biológicos (tecidos, órgãos) parcial ou totalmente, com o
objetivo de substituir, aumentar ou tratar. A quitosana pode
ser classificada como um biomaterial, tendo em vista que
existem na literatura inúmeras sugestões de aplicações de
quitosana como pele artificial, lentes de contato e adesivos
para liberação de drogas.
Copolímeros: são polímeros formados por mais de um
tipo de monômero. A quitina e quitosana são exemplos de
copolímeros, pois ambos são formados por dois tipos de
monômeros, que são -D-glicosamina (GlcN) e N-acetilD-glicosamina (GlcNAc).
Engenharia de tecidos: é um ramo da Engenharia
Biomédica que utiliza conhecimentos de biologia, química
e física para desenvolver tecidos artificiais. Pode ser aplicada
à produção de pele artificial, cartilagens e tecidos ósseos.
Existem inúmeros artigos na literatura que sugerem o uso
de quitosana para produção de pele artificial.
Medicina regenerativa: é o processo de substituir ou
regenerar células, tecidos ou órgãos humanos para restaurar
as funções normais.
Monômeros: sob condições adequadas, são capazes de
se ligarem como unidades repetitivas ou meros, originando
as cadeias poliméricas (moléculas maiores).
Polieletrólito: são polímeros com grupos ionizáveis ao
longo da cadeia, classificados em aniônicos e catiônicos de
acordo com seu grupo funcional. Os grupos amino na quitosana permitem que a mesma atue como um polieletrólito
catiônico em pH menor que 6,5.
Polimerização: reação química que provoca a combinação de um grande número de moléculas do(s) monômero(s)
para formar uma macromolécula.
Polímeros: são macromoléculas formadas a partir de
unidades estruturais menores (monômeros).
Polissacarídeos: ou glicanos, são carboidratos que, por
hidrólise, originam uma grande quantidade de monossacarídeos. A quitina e quitosana são exemplos de polissacarídeos
que apresentam o grupo amina ou acetil amina ligados a
unidades monoméricas de glicose.
Quitina: polissacarídeo encontrado no exoesqueleto
(casca) de insetos, crustáceos e na parede celular de fungos.
Quitosana: polissacarídeo derivado de quitina. O que
diferencia a quitina da quitosana é o grau médio de acetilação (GA). O polímero que apresentar grau de acetilação até
40% é considerado quitosana, que é totalmente solúvel em
solução de ácido acético 1% (v/v). O polímero com grau
de acetilação superior a 40% é considerado quitina, que é
insolúvel em solução de ácido acético 1% (v/v).
Scaffolds ou arcabouços: estruturas tridimensionais
biocompatíveis que estimulam a diferenciação celular, a
adesão, a proliferação e a formação tecidual.

Bioengenharia: aplicação do conhecimento da engenharia aos sistemas biológicos a fim de desenvolver novas
tecnologias que proporcionem melhorias a esses sistemas.
Biomaterial: é uma substância ou uma mistura de

Igor José Boggione Santos ([email protected]), professor adjunto no
Departamento de Química, Biotecnologia e Engenharia de Bioprocessos na Universidade Federal de São João del-Rei. Bacharel e licenciado em Química pela

318

Figura 6: Multidisciplinaridade da biotecnologia. Adaptado de:
Schmidell et al., (2001).

Considerações Finais
Considerada a temática abordada nesse artigo foi possível
demonstrar a importância de um dos biopolímeros estruturais
de abundante recorrência natural (quitina) como precursor
para a produção de outro biopolímero, a quitosana. Essa
última, uma macromolécula de propriedades únicas, as quais
por sua vez, permitem uma extensa versatilidade de aplicação em diferentes áreas de estudo. Dentre essas áreas, está
a engenharia de tecidos, de fundamental importância para a
medicina regenerativa, a qual engloba metodologias para a
reconstrução de novos tecidos e órgãos. Portanto, foi possível vislumbrar o potencial de exploração da quitosana e sua
importância no desenvolvimento da pesquisa científica e na
contextualização de um ensino interdisciplinar, capacitando
o aluno a compreender e aplicar o conhecimento científico
na presunção de melhoria da vida humana.

Quím. nova esc. ­ São Paulo-SP, BR.

Quitosana: da Química Básica à Bioengenharia

Vol. 39, N° 4, p. 312-320, NOVEMBRO 2017

Universidade Federal de Viçosa, Doutor na área de concentração físicoquímica no
Grupo Química Verde Coloidal e Macromolecular (QUIVECOM) pela Universidade Federal de Viçosa, e pós-doutorado júnior no Laboratório de Operações e
Processos (LOP) do DTA na Universidade Federal de Viçosa. Ouro Branco, MG
­ BR. Ênio Nazaré de Oliveira Júnior ([email protected]), é professor adjunto
do curso de Engenharia de Bioprocessos da Universidade Federal de São João
Del-Rei. Graduado em Engenharia Química com Habilitação em Engenharia de
Alimentos pela Universidade do Estado de Minas Gerais, mestre em Ciências com

Referências
ABCC (Associação Brasileira de Criadores de Camarão) ­
Natal, 2014, http://abccam.com.br/site.
ALCÂNTARA, S. R. C. Utilização de quitosana como biocida
na agricultura em substituição aos agrotóxicos. Dissertação (Mestrado em Desenvolvimento e Meio Ambiente) ­ Universidade
Federal da Paraíba. João Pessoa, 2011.
AQUINO, L. F. Biorremediação de sedimentos de manguezal
contaminados com n-hexadecano por consórcio de actinobactérias
imobilizado em esferas de quitosana. Dissertação (Mestrado em
Ciências Marinhas Tropicais do Instituto de Ciências do Mar
da Universidade Federal do Ceará) ­ Universidade Federal do
Ceará. Fortaleza, 2015.
ARVANITOYANNIS, I. S.; KASSAVETI, A. Fish industry
waste: treatments, environmental impacts, current and potential
uses. International Journal of Food Science & Technology. v. 43,
n° 4, p. 726­745, 2008.
BARBANTI, S. H.; ZAVAGLIA, C. A. C.; DUEK, E. A. R.
Polímeros Bioreabsorvíveis na Engenharia de Tecidos. Polímeros:
Ciência e Tecnologia. v. 15, n° 1, p. 13-21, 2005.
BERTHIAUME, F., MAGUIRE, T. J., YARMUSH, M.L. Tissue engineering and regenerative medicine: history, progress, and
challenges. Annu Rev Chem Biomol Eng. v. 2, p. 403-430, 2011.
BESSA-JUNIOR, A. P.; GONÇALVES, A. A. Análises
econômica e produtiva da quitosana extraída do exoesqueleto
de camarão. Actapesca. v. 1, n° 1, p. 13-28, 2013. Disponível
em: .
Acessado em: 28. Jan. 2016.
BIOLOGICAL MACROMOLECULES. Disponível em:
. Acessado em:
28. Jan. 2016.
BONINI, Roberta Santos. Carcinicultura: problemas de saneamento que podem desestabilizar a atividade: estudo de caso
no Rio Grande do Norte. 2006. 121f. Dissertação (Mestrado em
Hidráulica e Saneamento) ­ Escola de Engenharia de São Carlos,
Universidade de São Paulo, São Carlos, 2006.
BRASIL (2013). Diretrizes Curriculares Nacionais da Educação Básica Disponível em: http://portal.mec.gov.br/index.
php?option=com_docman&view=download&alias=13448-diretrizes-curiculares-nacionais-2013-pdf&Itemid=30192 Acessado
em: 14. Nov. 2016.
CAHÚ, T. B.; SANTOS, S. D.; MENDES, A.; CÓRDULA, C.
R.; CHAVANTE, S. F.; CARVALHO Jr., L. B.; NADERB, H. B.;
BEZERRA, R. S. Recovery of protein, chitin, carotenoids and
glycosaminoglycans from Pacific white shrimp (Litopenaeus
vannamei) processing waste. Process Biochemistry. v. 47, n° 4,
p. 570­577, 2012.
CAMPANA-FILHO, S. P.; BRITTO, D.; CURTI, E.; ABREU,
F. R.; CARDOSO, M. B.; BATTISTI, M. V.; SIM, P. C.; GOY, R.
C.; SIGNINI, R.; LAVALL, R. L. Extração, estruturas e propriedaQuím. nova esc. ­ São Paulo-SP, BR.

área de concentração em Agrobioquímica pela UFLA, especialista em Engenharia
Ambiental e doutor em Engenharia Química com ênfase em Bioengenharia pela
UNICAMP. Ouro Branco, MG ­ BR. Lorena de Oliveira Felipe ([email protected]
gmail.com), bacharel em Engenharia de Bioprocessos e mestre em Ciências, com
área de concentração em Tecnologias para o Desenvolvimento Sustentável, pela
Universidade Federal de São João del-Rei. Ouro Branco, MG ­ BR. Lucas Andrade
Rabello ([email protected]) graduando do curso de Engenharia de Bioprocessos da Universidade Federal de São João del-Rei. Ouro Branco, MG ­ BR.

des de - e -quitina. Química Nova. vol. 30, no. 3, 644-650, 2007.
CAS REGISTRY: Chemical substances. Disponível em: .Acessado em:
28. Jan. 2016.
CHANG, K. L.; TSAI, G.; LEE, J.; FU, W-R. Heterogeneous
N-deacetylation of chitin in alkaline solution. Carbohydrate
Research. v. 303, p. 327-332, 1997.
DE OLIVEIRA JÚNIOR, E. Fungal Growth
Control by Chitosan and Derivatives. Agricultural and Biological Sciences . Disponível em:
. Acesso em: 26
Mai. 2016.
DE SOUZA, M. M. Desenvolvimento e caracterização de
filme ativo a base de metil celulose incorporado com nanopartículas de quitosana e nisina. Dissertação (Mestrado em Ciência
e Tecnologia de Alimentos) ­ Universidade Federal de Viçosa.
Viçosa, 2015.
DE SOUZA, T. A. Hidrogel de quitosana em diferentes graus
de desacetilação na cicatrização de feridas cutâneas de ratas
diabéticas. Tese (Doutorado em Ciência Animal) ­ Universidade
Federal de Goiás. Goiânia, 2016.
DUMITRIU, S. Polysaccharides: Structural Diversity and
Functional Versatility. 2° Ed. Nova York: CRC Press, 2004.
1224 p.
ELLIOT, J. An Introduction to Sustainable Development. 4°
Ed. Taylor and Francis Group, 2012. 384 p.
FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations) Fisheries and Aquaculture Department. Fishery Statistical
Collections Global Production. Disponível em: < http://www.
fao.org/fishery/statistics/global-production/query/en>. Acessado
em: 28. Jan. 2016.
FIAMINGO, A. Propriedades físico-químicas e mecânicas
de membranas porosas de carboximetilquitosana e hidrogéis
de quitosana para aplicação em engenharia de tecidos. Tese
(Doutorado em Ciências do Instituto de Química de São Carlos)
­ Universidade de São Paulo. São Carlos, 2016.
HOLANDA, H. D. Hidrólise enzimática do resíduo do camarão
sete-barbas (Xiphopenaeus kroyeri) e caracterização dos subprodutos. 2004. 162 f. Tese (Doutorado em Alimentos e Nutrição)
- Faculdade de Engenharia de Alimentos, Universidade Estadual
de Campinas, Campinas, 2004.
HUDSON, S. M.; SMITH, C. Polysaccharides: Chitin and
Chitosan: Chemistry and Technology of Their Use As Structural
Materials. In: KAPLAN, D. L. (ed.). Springer Science & Business Media, 2013. Biopolymers from Renewable Resources. Ch.
4, p. 96-118.
IUPAC. Compendium of Chemical Terminology. 2 Ed. ("Gold
Book"). In: McNaught, A. D.; Wilkinson, A. Oxford: Blackwell
Scientific Publications, 1997. Disponível em: . Acessado em: 14. Nov. 2016.
JAYATHILAKAN, K.; SULTANA, K., RADHAKRISHNA, K.,

Quitosana: da Química Básica à Bioengenharia

Vol. 39, N° 4, p. 312-320, NOVEMBRO 2017

319

320

BAWA, A. S. Utilization of byproducts and waste materials from
meat, poultry and fish processing industries: a review. Journal
of Food Science and Technology. v. 49, n° 3, p. 278-293, 2012.
JOZALA, A., F., NOVAES, L., C., L., LOPES, A., M., Produção De Celulose Bacteriana: Uma Nova Tendência. Disponível
em: . Acesso em:
13 set. 2015.
KAKKAR, P.; VERMA, S.; MANJUBALA, I.; MADHAN,
B. Development of Keratn-Chitosan-Gelatin Composit Scaffold
for Soft Tissue Engineering. Materials Science & Engineering.
v. 45, p. 343-347, 2014
KHOR, E. Chitin and Chitosan Tissue Engineering and Stem
Cell Research. 2° Ed In: Chitin: Fulfilling a Biomaterials Promise.
Oxford: Elsevier, 2014. Ch. 4, p. 51-66.
LARANJEIRA, M. C. M.; FÁVERE, V. T. Quitosana: biopolímero funcional com potencial industrial biomédico. Química
nova. Florianópolis. v. 32, n. 3, p. 672-678, abr. 2009.
MIRABELLA, N.; CASTELLANI, V.; SALA, S. Current options for the valorization of food manufacturing waste: a review.
Journal of Cleaner Production. v. 65, p. 28­41, 2014.
MUZZARELLI, R. A. A. Deacetylation of chitin. Chitin.
Elsevier: 2013. Ch. 3, p. 96.
Nakano, F. P. Obtenção de microesferas quitosana/taninos extraídos da casca de Eucalyptus urograndis para utilização piloto
na tratabilidade físico-química de água bruta com turbidez entre
100-110 NTU. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química)
­ Universidade de São Paulo. Lorena, 2016.
NG, W. L.; YEONG, W. Y.; NAING, M. W. Polyelectrolyte
gelatin-chitosan hydrogel optimized for 3D bioprinting in skin
tissue engineering. International Journal of Bioprinting. v. 2, n°
1, 10 p., 2016.
OKAMOTO, Y.; YANO, R.; MIYATAKE, K.; TOMOHIRO,
I.; SHIGEMASA, Y.; MINAMI, S. Efects of Chitin an Chitosan
on Blood Coagulation. Carbohydrate Polymers. v. 53. p. 337342, 2003.
OLSEN, R. L.; TOPPE, J.; KARUNASAGAR, I. Challenges
and realistic opportunities in the use of by-products from processing of fish and shellfish. Trends in Food Science & Technology.
v. 36, n° 2, p. 144­151, 2014.
PERCOT, A.; VITON, C.; DOMARD, A. Optimization of
Chitin Extraction from Shrimp Shells. Biomacromolecules. v.
4, p. 12-18, 2003.
PILLAI, C. K. S.; PAUL, W.; SHARMA, C. P. Chitin and
chitosan polymers: Chemistry, solubility and fiber formation.
Progress in Polymer Science. v. 34, n° 7, p. 641­678, 2009.
POKHREL, S.; YADAV, P. N.; ADHIKARI, R. Applications
of Chitin and Chitosan in Industry and Medical Science: A Review. Nepal Journal of Science and Technology. v. 16, n° 1, p.
99-104, 2015.
RAMASAMY, P., SHANMUGAM, A., Characterization and
wound healing property of collagen­chitosanfilm from Sepia
kobiensis. International Journal of Biological Macromolecules.

Tamil Nadu. v. 74, p. 93-102, mar. 2014.
RAVI, M.; PARAMESH, V.; KAVIYA, SR.; ANURADHA,
E.; SOLOMON, F. D. 3D Cell Culture Systems - Advantages and
Applications. Journal of cellular Physiology. Chennai. v. 230, n.
1, p. 16-26, jan. 2015.
RESOLUÇÃO CONAMA Nº 001, de 23 de janeiro de 1986.
Disponível em: http://www.mma.gov.br/port/conama/legiabre.
cfm?codlegi=23 Acessado em: 14. Nov. 2016.
RINAUDO, M. Chitin and chitosan: Properties and applications. Progress in Polymer Science. v. 31, n° 7, p. 603-632, 2006.
RINGSDORF, H. A Moment of Reflection: Sixty Years After
the Nobel Prize for Hermann Staudinger. In: PERCEC, V. (ed.).
Hierarchical Macromolecular Structures: 60 Years after the
Staudinger Nobel Prize I. Springer, 2013. Série: Advances in
Polymer Science. v. 261, Ch. 1, p. 1-19.
RODRÍGUEZ, F.; COHEN, C.; OBER, C. K.; ARCHER, L. 6°
Ed. Polymer Formation. CRC Press, 2014. Principles of Polymer
Systems. Ch. 4, p. 107-186.
SCHMIDELL, W.; LIMA, U.A.; AQUARONE, E.; BORZANI,
W. (2001). Biotecnologia Industrial: Fundamentos. São Paulo,
Edgar Blucher.
SHAMPOO, M. A.; KYLE, R. A.; STEENSMA, D. P. Hermann Staudinger--Founder of Polymer Chemistry. Mayo Clinic
Proceedings. v. 88, n° 3, p. e23, 2013.
SILVA, H., S., R., C.; SANTOS, K., S., C., R.; FERREIRA, E.,
I. Quitosana: Derivados hidrossolúveis, aplicações farmacêuticas
e avanços. Química Nova. v. 29, nº 4, p. 776-785, 2006.
SOFIA: The State of World Fisheries and Aquaculture. Opportunities and Challenges. Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), 2014. Disponível em: . Acessado em: 28. Jan. 2016.
TAVARIA, F. K.; COSTA, E. M.; PINA-VAZ, I.; CARVALHO, M. F.; PINTADO, M. M. A quitosana como biomaterial
odontológico: estado da arte. Rev. Bras. Eng. Biom., v. 29, n. 1,
p. 110-120, 2013.
THOMAS, S.; VISAKH, P. M.; MATHEW, A. P. Natural
polymers: Their Blends, Composites, and Nanocomposites.
State of Art, New Challenges and Opportunities. In: THOMAS,
S.; VISAKH, P. M.; MATHEW, A. P. (ed.). Springer Science &
Business Media, 2012. Advances in Natural Polymers: Composites and Nanocomposites. Ch. 1, p. 1-20.
VÁZQUEZ, J. A.; RODRIGUEZ-AMADO, I.; MONTEMAYOR, M. I.; FRAGUAS, J.; GONAZÁLEZ, M. P.; MURADO, M.
A. Chondroitin Sulfate, Hyaluronic Acid and Chitin/Chitosan
Production Using Marine Waste Sources: Characteristics, Applications and Eco-Friendly Processes: A Review. Marine Drugs.
v. 11, n° 3, p. 747-774, 2013.
VEIGA, J. E. Desenvolvimento Sustentável: o desafio do século
XXI. Rio de Janeiro: Garamond, 2008. 220 p.
YOUNES, I.; RINAUDO, M. Chitin and Chitosan Preparation
from Marine Sources. Structure, Properties and Applications.
Marine Drugs. v. 13, n° 3, p. 1133-1174, 2015.

Abstract: Chitosan: from basic chemistry to bioengineering. Chitosan is a polymer of natural origin derived from chitin deacetylation process. The characteristics presented by the chitosan allows a wide versatility of application in different areas. These areas range from effluent treatment to more sophisticated
uses, such as in regenerative medicine. Therefore, this paper discusses the concept of natural copolymer, showing the main ways of obtaining chitosan, the
characteristics and properties of chitosan, as well as highlight the multi-functionality of this biomaterial with high technological potential in different areas,
especially in tissue engineering. Finally, based on the contextualization of this theme, it will be possible for the student to envisage the multidisciplinary of the
biotechnology area, in which tissue engineering is inserted and to develop the importance of the reuse of waste in the context of environmental sustainability.
Keywords: natural copolymer, chitin, biotechnology, tissue engineering, reuse of waste.

Quím. nova esc. ­ São Paulo-SP, BR.

Quitosana: da Química Básica à Bioengenharia

Vol. 39, N° 4, p. 312-320, NOVEMBRO 2017