Synthesis and characterisation of chemically crosslinked chitosan citrate gels

Abstract

Chitosan was modified using citric anhydride to produce film membranes via solvent evaporation. The films dissolved in acidic media which showed that crosslinking was not achieved, but it showed an appreciable amount of swelling (896%) as a result of the modification with maximum % swelling obtained by 1.0 g citric acid (CA):0.5g chitosan at pH 11 as compared with chitosan films with maximum swelling % of 314% at the same pH. N-protected chitosan was chemically crosslinked with a non-toxic crosslinker citric anhydride to obtain citrate esters and incorporate the carboxylic group onto chitosan. Products obtained did not dissolve in acidic media which confirms crosslinking and there was also a high % of swelling observed with the maximum %swelling of 875% by 1.0 g CA: 0.5g at pH 4. Characterisation was done using FTIR and C-13 NMR. Free amine content was determined by titration and the kinetic study revealed that both modified and citrate crosslinked chitosan samples obeyed pseudo 2nd order. The effect of time on crosslinking showed that as time increases crosslinking also increased. In this study, we were able to develop a pH sensitive gel that could find a wide range of applications. Keywords: Chemical Crosslinking, Citrate ester, Crosslinking Density

ÖZ: Kitosan sitrik anhidrit ile reaksiyona sokularak modifiye edilmiştir. Elde edilen ürünün çapraz bağlanmaya uğramadığı dolayısıyla asitli ortamda cözündüğü ve bu çözeltilerden filmler elde edilebildiği gösterilmiştir. Ağırlıkça 1.:0:0.5 sitrik asit:kitosan oranında reaksiyona sokularak elde edilen üründen oluşturulan filmlerin çözünmeden önce pH 11 çözeliti içerisinde %896 şişme derecesine ulaştıkları bu değerin kitosan filmler için %314 olduğu saptanmıştır. Amin grupları benzaldehit ile korunarak elde edilen kitosan örneği sitrik anhidrit ile reaksiyona sokularak çapraz bağlanmayla birlikte kitosanın sitrat esterleri elde edilmeye çalışılmıştır. Elde edilen ürünlerin asitli ortamda çözünmemesi çapraz bağlanmaya uğratıldıklarını düşündürmüştür. Ağırlıkça 1.:0:0.5 sitrik asit:korunmuş kitosan oranında reaksiyona sokularak elde edilen ürünün pH 4 çözeltide %875 oranında şiştiği gözlemlenmiştir. Ürünler FTIR ve C-13 NMR yöntemleri ile karakterize edilmişlerdir. Serbest amin miktarları asit-baz titrasyonu yöntemi ile bulunmuştur. Örneklerin şişme kinetiğinin ikinci dereceden olduğu ve çapraz bağlanma oranının reaksiyon zamanı ile arttığı saptanmıştır. Bu çalışmada, pH’a duyarlı, çeşitli uygulama alanları olabilecek poliamfolit ürünler elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: çapraz bağlanma, sitrat ester, kitosan