IngredientesQuímicamente, el quitosano es predominantemente un polímero de monómeros de 2-amino-2-desoxiglucosa unidos por enlaces β-1,4. El quitosano es un polisacárido natural que consiste en copolímeros de glucosamina y N-acetilglucosamina. Más precisamente, su estructura química puede describirse de la forma más simple como un copolímero de glucosamina y acetil-glucosamina.
El quitosano no es una entidad molecular única, sino que comprende cadenas poliméricas de diversas longitudes. El grado de desacetilación (DD%) puede determinarse mediante espectroscopía de RMN, y el grado de desacetilación en el quitosano disponible comercialmente varía del 60 al 100%. El valor de DD de un polímero determina si se trata de quitosano o quitina; si un polímero tiene un valor de DD superior al 60%, se considera quitosano. En promedio, el peso molecular del quitosano producido comercialmente es de 3.800 a 20.000 daltons.
El quitosano contiene tres grupos funcionales: C2-NH2, C3-OH y C6-OH. El C2-NH2 es altamente reactivo para modificaciones finas y es el grupo modificador más común en el quitosano. Como biopolímero catiónico natural en su forma disuelta (pH < 5,7), el quitosano posee carga positiva, lo que da origen a usos versátiles basados en sus propiedades antimicrobianas, gelificantes y formadoras de películas.
El quitosano es un tipo de biopolímero que puede obtenerse de diversas fuentes naturales, incluidos animales y organismos marinos. Cuando se prepara a partir de una fuente natural, la fuente natural habitual es la quitina, un componente principal de las conchas de cangrejos, camarones y otros artrópodos. La quitina es químicamente un polímero compuesto por monómeros de 2-acetamino-2-desoxiglucosa unidos por enlaces β-1,4. A escala comercial, el quitosano se obtiene principalmente de conchas de crustáceos en lugar de fuentes fúngicas o de insectos.
Se han dedicado esfuerzos significativos a comercializar el quitosano extraído de fuentes fúngicas e de insectos para reemplazar por completo el quitosano derivado de crustáceos. Grupos de investigación y empresas han estado investigando las ventajas de usar quitosano fúngico, ya que su producción puede ser sostenible utilizando residuos del sector agrícola o industrial como medio de cultivo, y existen varias aplicaciones especialmente en el área biomédica debido a la estandarización de la producción y la reducción de efectos secundarios, particularmente alérgenos y sensibilizantes del sistema inmunitario. A diferencia de otros bioplásticos de origen vegetal como la celulosa y el almidón, las principales fuentes naturales de quitosano provienen de entornos marinos y no compiten por tierras u otros recursos humanos.
Tras aislar la quitina de su fuente natural, se trata de manera que provoque la hidrólisis del grupo acetamido sin romper los enlaces azúcar-azúcar, típicamente mediante hidrólisis alcalina. El tratamiento alcalino se utiliza típicamente para desproteinizar la quitina. Al determinar la calidad, se consideran el peso molecular, la cristalinidad y el grado de desacetilación del quitosano, ya que la biocompatibilidad, las propiedades bioadhesivas, la solubilidad y el carácter policatiónico se basan en estas características.
El quitosano puede moldearse en una variedad de formas, como polvo, película, esfera, gel y fibra. El quitosano se comercializa en forma de tabletas como "fijador de grasas". La solubilidad del quitosano dependiente del pH permite formarlo en diversas formas —incluidas perlas, películas y membranas— mediante procesamiento acuoso. Además de las tabletas y cápsulas orales como suplemento dietético, el quitosano se utiliza en apósitos tópicos para heridas, soluciones de enjuague bucal, gomas de mascar, soluciones oftálmicas y dispositivos biomédicos inyectables o implantables.
La quitina fue descubierta por primera vez en hongos por el profesor Henri Braconnot de Francia en 1811. Antoine Odier fue el primero en usar el producto en 1823. El nombre "quitina" surgió en la década de 1830, cuando la sustancia fue aislada en insectos. El propio quitosano fue descubierto en 1859 por el profesor C. Rouget.
En las décadas de 1930 y 1940, los polímeros de quitosano atrajeron considerable atención, como lo evidencian aproximadamente 50 patentes obtenidas durante ese período; sin embargo, la falta de instalaciones de fabricación adecuadas y la competencia de los productores de polímeros sintéticos restringieron su desarrollo comercial. El interés renovado en la década de 1970 impulsó la necesidad de aprovechar mejor las conchas de mariscos.
La palabra "quitina" deriva de la etimología griega, que significa "túnica" o "envoltura". El biopolímero natural quitina y su producto desacetilado, el quitosano, se encuentran abundantemente en la naturaleza como bloques estructurales y se utilizan en todos los sectores de la actividad humana, incluyendo la ciencia de materiales, la nutrición, la atención de la salud y la energía.
El quitosano ya se ha utilizado como fuente principal para varias aplicaciones relacionadas con la salud, con productos existentes en mercados localizados en Asia (Japón, China, India, Corea) y Europa (Islandia, Alemania). Está aprobado para aplicaciones dietéticas en Japón, Italia y Finlandia. El uso sistemático del quitosano como suplemento dietético en los mercados del Asia oriental —particularmente Japón— creció sustancialmente en las décadas de 1980 y 1990, antes de su comercialización internacional más amplia como suplemento para el control de peso y la reducción del colesterol.
Los grupos amino con carga positiva del quitosano se unen a moléculas con carga negativa, como ácidos grasos, lípidos y ácidos biliares, tras lo cual son excretados del cuerpo en lugar de ser absorbidos o reabsorbidos sistémicamente. La complejación (atrapamiento) de grasas es una función de la solubilidad del quitosano a pH ácido y su insolubilidad a pH básico: el quitosano soluble se mezcla con la grasa en el estómago y posteriormente forma una emulsión semisólida en condiciones de pH básico en el intestino delgado, y esta emulsión de quitosano-grasa es resistente a la digestión y la absorción.
El quitosano no es hidrolizado por las enzimas digestivas humanas y se comporta como una fibra dietética. Como fuente de fibra dietética, el quitosano puede ser degradado por la microbiota intestinal, produciendo ácidos grasos de cadena corta (AGCC); por lo tanto, puede modular las bacterias intestinales y tener un efecto positivo en la salud del colon.
El quitosano ha sido descrito como biodegradable, no tóxico, no inmunogénico y biocompatible, con propiedades similares a la celulosa.
El quitosano administrado por vía oral se une a la grasa en el intestino, bloqueando su absorción, y se ha demostrado que reduce el colesterol sanguíneo en animales y humanos. Sin embargo, el mecanismo preciso es objeto de controversia. Los efectos hipocolesterolémicos del quitosano en modelos murinos no se atribuyeron a una reducción de la eficiencia de absorción de colesterol ni a aumentos en la excreción fecal de esteroles, lo que descarta una capacidad significativa de unión a ácidos biliares; el escenario más probable es que la influencia de la fibra sobre la saciación y la saciedad reduzca la ingesta de alimentos y, por lo tanto, el colesterol. Los estudios en humanos sugieren que es poco probable que el quitosano se una a la grasa en los intestinos y, por lo tanto, no respaldaría este supuesto mecanismo de acción. El mecanismo de unión a las grasas, aunque ampliamente promovido, sigue sin resolverse mecanísticamente en humanos.
El quitosano tiene la capacidad de adherirse al fibrinógeno, lo que produce un aumento de la adhesión plaquetaria, provocando la coagulación de la sangre y la hemostasia. La alta carga positiva del quitosano puede estimular la adhesión de eritrocitos, la adsorción de fibrinógeno y la activación plaquetaria, convirtiéndolo en un excelente agente hemostático. La aplicación tópica de quitosano mejora la cicatrización de heridas mediante la estimulación del tejido de granulación; los posibles mecanismos incluyen la formación de una matriz de fibronectina similar a un gel que facilita la migración interna de células epiteliales y la formación de complejos heparina-quitosano que activan factores de crecimiento que se unen a la heparina estabilizada.
El quitosano tiene alta biocompatibilidad, biodegradabilidad, y actividades antimicrobianas, hemostáticas, de cicatrización de heridas e inmunomoduladoras. El quitosano puede tener otras propiedades favorables para la cicatrización de heridas, incluida actividad antibacteriana y antifúngica, que permanecen en investigación preliminar.
El quitosano, como oligosacárido potencialmente indigerible para el huésped, puede ser metabolizado por la microbiota intestinal e influir en la composición microbiana intestinal, aumentando la producción de AGCC y ácidos biliares. La evidencia destaca la inhibición de la producción de Lactobacillus y Bifidobacterium tras la administración de quitosano —un hallazgo contraintuitivo, ya que estos géneros generalmente se consideran beneficiosos. Las implicaciones clínicas netas para la salud intestinal requieren mayor investigación.
Se cree que el quitosano, un suplemento dietético de uso común, tiene el potencial de reducir el peso corporal al unirse a las grasas dietéticas y disminuir su absorción. La evidencia clínica para esta aplicación ha sido ampliamente revisada.
La revisión sistemática más citada, publicada en Obesity Reviews (Ni Mhurchu et al., 2005), analizó 14 ensayos controlados aleatorizados (ECA). Los análisis que incluyeron todos los ensayos indicaron que las preparaciones de quitosano producen una reducción pequeña pero estadísticamente significativa del peso corporal (diferencia media ponderada de −1,7 kg; intervalo de confianza del 95%: −2,1 a −1,3 kg, P < 0,00001) en comparación con placebo. Sin embargo, los análisis restringidos a estudios de alta calidad mostraron reducciones de peso menores (−0,6 kg, P = 0,11) que en los estudios de menor calidad (−2,3 kg, P < 0,00001), y los resultados obtenidos de los ensayos de alta calidad indican que el efecto del quitosano sobre el peso corporal es mínimo y poco probable que tenga significancia clínica.
Un metanálisis posterior registrado en Cochrane (Jull et al., 2008) comparó y revisó 15 ensayos controlados aleatorizados y reportó evidencia de que el quitosano fue más eficaz que el placebo en el tratamiento del sobrepeso y la obesidad, la hipertensión arterial, y ligeramente eficaz para reducir el colesterol total y los triglicéridos; el estudio incluyó a 1.219 pacientes con una duración de tratamiento de 4 a 24 semanas. Ambas revisiones sistemáticas señalaron que los resultados de varios ensayos incluidos deben interpretarse con cautela debido a su baja calidad y a la correspondencia fallida con sus autores, y que los resultados generales de los ensayos de alta calidad solo demostraron un efecto mínimo del quitosano sobre el peso corporal.
Un metanálisis de 2018 (Moraru et al., publicado en Medicina) realizó búsquedas en MEDLINE y en la Biblioteca Cochrane hasta diciembre de 2017. Se utilizaron un total de 14 ECA para evaluar el efecto sobre el peso corporal, los lípidos séricos y la presión arterial; el uso de quitosano como suplemento dietético durante hasta 52 semanas parece reducir ligeramente el peso corporal (−1,01 kg; IC del 95%: −1,67 a −0,34).
Una revisión sistemática y metanálisis de 2024 publicado en Food Science & Nutrition (Kholdebarin et al.) incluyó 19 ECA con 21 tamaños de efecto, realizando búsquedas en PubMed/Medline, Scopus y ISI Web of Science mediante un método de efectos aleatorios. El análisis combinado mostró que la suplementación con quitosano redujo significativamente el peso corporal (DMP = −0,79 kg; IC del 95%: −1,30 a −0,29; p = 0,002). Sin embargo, debido a resultados contradictorios entre distintos estudios, la revisión concluyó que se necesita más investigación.
Un ECA anterior, simple ciego y controlado con placebo (90 días, quitosano de origen fúngico), encontró cambios medios en el peso corporal de −1,78 ± 1,37 kg al día 45 y −3,10 ± 1,95 kg al día 90 en el grupo de quitosano, que fueron significativamente diferentes (p < 0,0001) en comparación con el placebo, con una reducción del IMC de 10,91 veces en comparación con el placebo después de 90 días de administración. Los niveles de lípidos no se vieron afectados y todos los eventos adversos fueron de naturaleza leve y no relacionados con el tratamiento del estudio, y el quitosano de origen fúngico logró reducir el peso corporal medio hasta 3 kg durante el período de estudio de 90 días.
Resumen de la solidez de la evidencia (pérdida de peso): Existen múltiples metanálisis de ECA, pero los ensayos de alta calidad muestran consistentemente solo una reducción de peso mínima, discutiblemente no clínicamente significativa. Los resultados de los ensayos de menor calidad son mayores pero poco confiables. La calidad general de la evidencia es débil a moderada.
Considerando parámetros más allá del peso, el metanálisis de Moraru et al. (2018) encontró la mejora más significativa en la presión arterial sistólica y diastólica: −2,68 mm Hg (IC del 95%: −4,19 a −1,18) y −2,14 mm Hg (IC del 95%: −4,14 a −0,14) a favor del quitosano frente al placebo. Los autores concluyeron que el uso del quitosano como suplemento dietético puede provocar un efecto leve a corto y mediano plazo en la pérdida de peso y en la mejora del perfil lipídico sérico y de los factores cardiovasculares.
En un ECA anterior en pacientes en hemodiálisis, la ingestión de quitosano redujo eficazmente los niveles de colesterol sérico total (de 10,14 ± 4,40 a 5,82 ± 2,19 mM) y aumentó los niveles de hemoglobina sérica (de 58,2 ± 12,1 a 68 ± 9,0 g L−1).
En cuanto al reconocimiento regulatorio, en el 5.º lote de declaraciones de propiedades saludables del Artículo 13.1 de la EFSA, publicado en junio de 2011, la EFSA emitió una evaluación positiva relacionada con el quitosano y el mantenimiento de niveles normales de colesterol LDL en sangre. La EFSA concluyó que se ha establecido una relación de causa y efecto entre el consumo de quitosano y el mantenimiento de concentraciones normales de colesterol LDL en sangre, y que se deben consumir 3 g de quitosano al día para obtener el efecto declarado.
Algunos ensayos clínicos respaldan el uso del quitosano para reducir el colesterol, pero se desconoce su eficacia a largo plazo.
Resumen de la solidez de la evidencia (colesterol): Moderada. La EFSA ha emitido una opinión positiva para una declaración de mantenimiento del colesterol LDL con ≥3 g/día, pero el tamaño del efecto en los ensayos es modesto y los datos a largo plazo son escasos.
Una revisión sistemática realizada por Jull et al. proporcionó evidencia concluyente de que el quitosano redujo significativamente la presión arterial sistólica (DMP: −6 mmHg, IC del 95%: −7 a −5; P < 0,00001) y la presión arterial diastólica (DMP: −3 mmHg, IC del 95%: −4 a −2; P < 0,00001). Evidencia proveniente de estudios experimentales ha indicado que la administración de quitosano podría prevenir el desarrollo de hipertensión en ratas espontáneamente hipertensas; sin embargo, muchos ensayos clínicos en humanos tienen tamaños de muestra pequeños y arrojan resultados mixtos e inconclusos.
Resumen de la solidez de la evidencia (presión arterial): Preliminar a moderada. Los datos de revisiones sistemáticas indican reducciones estadísticamente significativas pero pequeñas. Muchos ensayos individuales tienen poder estadístico insuficiente. Los datos en animales son de apoyo. Falta evidencia humana a largo plazo.
Los efectos del quitosano se investigaron en 80 pacientes con insuficiencia renal sometidos a hemodiálisis crónica estable; tras un período de control de 1 semana, a la mitad se les administraron 30 tabletas de quitosano (45 mg de quitosano por tableta) tres veces al día. La ingestión de quitosano redujo eficazmente los niveles de colesterol sérico total y aumentó los niveles de hemoglobina sérica, y se observaron reducciones significativas en los niveles de urea y creatinina séricos después de 4 semanas de ingestión de quitosano.
Un estudio posterior sobre el estrés oxidativo en pacientes de hemodiálisis encontró que la ingestión de quitosano durante un período de 12 semanas produjo una disminución significativa de los niveles séricos de indoxil sulfato y fosfato en comparación con los niveles previos al estudio; el quitosano también resultó en una reducción de la relación entre albúmina oxidada y reducida y una disminución de los productos avanzados de proteínas oxidadas; los estudios in vitro mostraron que las soluciones de quitosano se unían al 38,5% del indoxil sulfato y al 17,8% del fosfato.
Algunas investigaciones sugieren que tomar quitosano por vía oral puede reducir el colesterol elevado, ayudar a corregir la anemia y mejorar la fuerza física, el apetito y el sueño en personas con insuficiencia renal que reciben hemodiálisis a largo plazo. Los datos clínicos disponibles sobre la eficacia para la anemia o la insuficiencia renal crónica son limitados.
Resumen de la solidez de la evidencia (insuficiencia renal): Preliminar. Un pequeño número de estudios en humanos reporta beneficios en pacientes en hemodiálisis, pero la base de evidencia es limitada en tamaño y rigor metodológico.
En un ensayo de intervención aleatorizado, doble ciego (n = 51) en coreanos con prediabetes, la suplementación durante 12 semanas con quitosano (1.500 mg/día) resultó en una mejora estadísticamente significativa de la glucosa sanguínea a los 30 y 60 minutos, de la hemoglobina glucosilada (HbA1c), del cambio en el porcentaje de grasa corporal y de la circunferencia de la cintura en comparación con el grupo placebo. No se observaron diferencias significativas entre los grupos en el nivel de cambio de los biomarcadores inflamatorios (IL-6, TNF-alfa).
En un ECA simple ciego separado, el quitosano también fue capaz de reducir los niveles de HbA1c (por debajo del 6%) en sujetos que inicialmente tenían valores más altos.
Resumen de la solidez de la evidencia (glucosa sanguínea): Muy preliminar. Solo un pequeño número de ensayos clínicos ha examinado específicamente el control de la glucosa, y se necesita replicación en estudios más grandes antes de poder extraer conclusiones.
Debido a sus propiedades biológicas, el quitosano se ha empleado en investigación y productos comerciales para el manejo de la cicatrización de heridas, incluidos apósitos y vendajes para heridas, sistemas de dispositivos implantables como compuestos ortopédicos y periodontales, andamios para la regeneración de tejidos, y sistemas de administración de fármacos y ADN. Actualmente hay productos que contienen quitosano disponibles en el mercado médico, típicamente como apósitos para heridas o "vendas" clasificados por la FDA de EE. UU. como dispositivos médicos de Clase I para promover la cicatrización de heridas.
En comparación con el apósito de gasa regular, el apósito de quitosano acelerò la agregación plaquetaria (indicado por la menor relación entre el tiempo de protrombina y el tiempo de tromboplastina parcial activada), exhibió una capacidad de absorción de sangre excepcional, inhibió el crecimiento bacteriano hasta 8 días después de la cirugía, y la secuenciación basada en ARNr 16S reveló que el apósito de quitosano protegió eficazmente la herida de la infección microbiana y promovió el crecimiento de microbios probióticos, mejorando así la inmunidad de la piel y promoviendo la cicatrización de heridas.
Estudios de laboratorio y un ensayo clínico respaldan el uso tópico del quitosano para mejorar la cicatrización de heridas.
Resumen de la solidez de la evidencia (cicatrización de heridas): Moderada para el uso tópico/en dispositivos médicos. Se ha obtenido la autorización de la FDA como apósito para heridas de Clase I, y tanto la evidencia in vitro como algo de evidencia humana respaldan las propiedades hemostáticas y antimicrobianas. La evidencia mecanística es más clara que para los usos orales.
Existe alguna evidencia de que una goma de mascar que contiene quitosano o un enjuague bucal que contiene quitosano pueden disminuir el número de bacterias causantes de caries en la boca; sin embargo, no hay evidencia confiable de que estos productos realmente prevengan las caries. Investigaciones preliminares sugieren que hacer gárgaras con un enjuague bucal de quitosano durante 2 semanas reduce la formación de placa.
Resumen de la solidez de la evidencia (salud oral): Preliminar. Pequeños estudios clínicos sugieren efectos antimicrobianos en la cavidad oral, pero no hay evidencia de resultados clínicamente significativos como la prevención de caries.
Investigaciones preliminares muestran que tomar una combinación de quitosano y ácido ascórbico por vía oral podría ayudar a las personas con la enfermedad de Crohn. La evidencia es muy limitada y se restringe a estudios preliminares.
Resumen de la solidez de la evidencia (enfermedad de Crohn): Insuficiente. Solo existen datos en etapa inicial; no se han realizado ECA sólidos.
El quitosano se ha administrado en estudios clínicos de reducción de colesterol y pérdida de peso en dosis muy variadas de 0,24 a 15 g diarios (mediana, 3,7 g/día) durante 4 a 24 semanas.
El quitosano se considera Generalmente Reconocido como Seguro (GRAS) como aditivo alimentario a nivel de "autoafirmación" por varios fabricantes de quitosano. De la mayoría de los estudios reportados, parece que el quitosano muestra efectos tóxicos mínimos, lo que justifica su selección como material seguro en la administración de fármacos. Los ensayos clínicos reportan pocos eventos adversos; a 6,75 g/día durante 8 semanas, no se encontraron efectos hematológicos adversos con el quitosano.
Los eventos adversos reportados incluyen constipación y malestar gastrointestinal. Los efectos secundarios comunes del quitosano incluyen constipación, flatulencia (gases), distensión abdominal, náuseas y calambres abdominales.
Como los productos de quitosano se derivan de mariscos o hongos, los pacientes alérgicos a estas sustancias deben usar el quitosano con precaución. Los pacientes alérgicos a mariscos u hongos deben usar los suplementos relacionados con precaución.
Warfarina (anticoagulante): En un reporte de caso de un hombre de 83 años con cardiopatía hipertensiva, diabetes mellitus tipo 2 y fibrilación auricular crónica en tratamiento con warfarina, el quitosano pareció aumentar el efecto anticoagulante de este fármaco. Se reportó potenciación del efecto anticoagulante de la warfarina en un paciente que recibía 2,4 g/día de quitosano.
Mecanismo de la interacción anticoagulante: El quitosano puede disminuir la absorción gastrointestinal de vitamina K, potenciando los efectos anticoagulantes.
Vitaminas liposolubles y vitamina E: El quitosano disminuye los niveles de vitamina E al inhibir la absorción gastrointestinal; esto se aplica únicamente a las formas orales de ambos agentes. Por extensión, la suplementación prolongada con quitosano puede reducir la absorción de otras vitaminas liposolubles (A, D, K) a través del mismo mecanismo de unión a grasas.
Agentes antitrombóticos: El quitosano aumenta los efectos de la antitrombina alfa mediante mecanismos relacionados con su actividad potenciadora del anticoagulante.
Falta información sobre la seguridad y eficacia durante el embarazo y la lactancia. El quitosano se ha administrado a pacientes con insuficiencia renal sometidos a hemodiálisis a largo plazo sin eventos adversos aparentes.
En los Estados Unidos, el quitosano se comercializa ampliamente (sin aprobación de la FDA) como agente para la pérdida de peso que se une a las grasas y evita su absorción. Ha sido aprobado por la FDA para su uso en apósitos para heridas. En la Unión Europea, la EFSA emitió una evaluación positiva para la declaración de propiedades saludables que vincula el quitosano con el mantenimiento de concentraciones normales de colesterol LDL en sangre, conforme al Reglamento (CE) n.º 1924/2006.
Condiciones de salud que quitosano puede ayudar a apoyar.
El quitosano, un derivado desacetilado de la quitina proveniente de caparazones de crustáceos y paredes celulares de hongos, se ha estudiado como agente fijador de micotoxinas a nivel gastrointestinal. Sus grupos amino con carga positiva al pH gastrointestinal permiten interacciones iónicas con las moléculas de micotoxinas. Se utiliza como microquitosano en fórmulas comerciales fijadoras de micotoxinas para favorecer la eliminación de la ocratoxina y reducir la carga fúngica, y los polisacáridos de la pared celular relacionados con el quitosano son mecanísticamente fundamentales para la fijación de micotoxinas por parte de levaduras probióticas.
El quitosano, un polisacárido catiónico derivado de la quitina, favorece la remineralización dental al adherirse electrostáticamente a las superficies del esmalte, cargadas negativamente, modulando la penetración de ácidos, inhibiendo las bacterias cariogénicas y actuando como andamiaje orgánico para la nucleación de cristales de hidroxiapatita. Múltiples estudios in vitro y con nanopartículas documentan sus efectos protectores y remineralizantes.
El quitosano es un aminopolisacárido biocompatible derivado de la quitina con propiedades cicatrizantes bien documentadas. Promueve la formación de tejido de granulación, la proliferación de fibroblastos y tiene actividad antimicrobiana. Múltiples estudios in vitro, in vivo y clínicos respaldan su uso como material para apósitos de heridas.
Sistemas corporales que quitosano puede ayudar a apoyar.
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