Như ñã ñề cập, chitosan có nhiều tính năng ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên, khả năng tan hạn chế ñã gây khá nhiều trở ngại cho chất này trong các ứng dụng thực tế. Chitosan chỉ tan trong dung dịch axít yếu do có hiệu ứng proton hoá nhóm amino ở vị trí carbon C-2 của gốc glucosamine. Các nhà khoa học ñã và ñang nghiên cứu các phương thức làm tăng khả năng tan của chitosan, ñồng thời vẫn duy trì và khai thác thêm ñược các tính năng quý giá của chất này. Ngoài phân cắt tạo các chitooligosaccharide, người ta cũng ñã tiến hành các biến ñổi tạo dẫn xuất từ chitosan.
• Tạo dẫn xuất tại vị trí nhóm –NH2 của C-2
Sự hiện diện của nhóm amino trên phân tử chitosan rất hữu ích do nó mang ñến các thuộc tính sinh hoá quan trọng. Các nghiên cứu ñược công bố về khả năng kháng khuẩn của chitosan nhấn mạnh ñến ñộ deacetyl hoá, hay
nói các khác là số lượng nhóm NH2 có mặt trong phân tử. Số lượng này càng
cao thì khả năng kháng khuẩn càng tốt, nhóm NH2 ñã ñược chứng minh ñóng
vai trò quan trọng trong chức năng diệt khuẩn của chitosan (Harish 1996; Harida và cộng sự 1984)[53] [54].
Ngoài ra, nhóm amino cũng là một vị trí tạo thuận lợi cho việc gắn thêm các gốc hoá học trong phản ứng tạo dẫn xuất.
+ Gắn ñường khử
Trong phản ứng khử alkyl hoá chitosan có sự hiện diện của tác nhân khử, các ñường ñôi khử như glucose, lactose, galactose, glucosamine… sẽ ñược gắn vào vị trí carbon C-2 của chitosan. Phản ứng này mở mạch vòng của phân tử ñường (Chihara 1993; Lee HW và cộng sự 2003)[28].
Bên cạnh ñó, khi thực hiện phản ứng giữa chitosan và các dẫn xuất formylmethyl của các ñường khử nói trên thì sẽ xảy ra phản ứng gắn không có sự mở vòng, Cui (2001)[30] như sơ ñồ sau:
+ Gắn polyethylene glycol (PEG)
PEG là một polyme ái nước, nên việc gắn PEG lên chitosan có khả năng cải thiện tính tan của chitosan, ñồng thời vẫn giữ nguyên cấu trúc cơ bản của nó, Nguyễn Anh Dũng (2004)[9]. Harris (1984) cũng nghiên cứu thực hiện phản ứng khử alkyl hoá với gốc aldehyde của dẫn xuất PEG ñược trình bày như sau, Chihara (1993)[29]:
+ Gắn nhóm carboxy
Các nhóm carboxy ñược gắn vào phân tử chitosan tạo nên thuộc tính anion và lưỡng tính cho dẫn xuất tạo thành. Carboxymethyl chitosan ñược tạo thành do phản ứng khử của chitosan và nhóm aldehyde của glyoxylic axít với xúc tác NaCNBH3, gắn nhóm carboxymethyl vào carbon C-2 Harris và các cộng sự (1984)[56].
• Tạo dẫn xuất tại vị trí nhóm –OH của C-6
Việc tạo dẫn xuất bằng cách gắn thêm gốc tại vị trí carbon C-3 và C-6 tương ñối khó hơn gắn vào nhóm amino ở C-2. Chính vì vậy, các phản ứng với các ñiều kiện riêng biệt phục vụ cho mục ñích này ñược nghiên cứu rất kỹ lưỡng.
Khi sử dụng 3-O-acetyl-2-N-phthaloyl chitosan là nguyên liệu ñể tiến hành gắn ñường, α-mannose ñược gắn vào vị trí C-6.
Tương tự, β-galactose, glucosamine và N-acetyl-glucosamine cũng có thể ñược gắn vào vị trí C-6 như α-mannose, Garnett (1985)[42].
+ Gắn carboxy
Trong môi trường phản ứng kiềm mạnh giữa acid monochloroacetic và chitosan, nhóm carboxy ñược ưu tiên gắn vào carbon C-6, Harish (2004).
Morimoto và cộng sự (2002) ñã tiến hành chọc lọc gắn gốc vào vị trí carbon C-6 bằng quy trình:
- Bảo vệ vị trí NH2 ở carbon C-2 và OH ở carbon C-3.
- Oxi hoá vị trí C-6[55].
Gỡ bỏ chất bảo vệ, trả lại gốc NH2 và OH tự do.