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Ácido pentético

{[(Carboxymethyl)azanediyl]di(ethane-2,1-diyl)}bis[''N''-(carboxymethyl)glycine]"},"SystematicName":{"wt":"2,2′,2′′,2′′′- {[(Carboxymethyl)azanediyl]bis(ethane-2,1-diylnitrilo)}...

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El ácido pentético o ácido dietilentriaminopentaacético ( DTPA ) es un ácido aminopolicarboxílico que consta de una cadena principal de dietilentriamina con cinco grupos carboximetilo. Esta molécula puede considerarse una versión ampliada del EDTA y se utiliza de forma similar. Es un sólido blanco con solubilidad limitada en agua.

Propiedades de coordinación

La base conjugada del DTPA tiene una alta afinidad por los cationes metálicos . Por lo tanto, el pentaanión DTPA⁵⁻ es potencialmente un ligando octadentado , suponiendo que cada átomo de nitrógeno y cada grupo –COO⁻ actúen como centros de coordinación. Las constantes de formación de sus complejos son aproximadamente 100 veces mayores que las del EDTA. [ 3 ] Como agente quelante , el DTPA se une a un ion metálico formando hasta ocho enlaces. Sus complejos también pueden tener una molécula de agua adicional que coordina el ion metálico. [ 4 ] Sin embargo, los metales de transición suelen formar menos de ocho enlaces de coordinación . Así, tras formar un complejo con un metal, el DTPA aún tiene la capacidad de unirse a otros reactivos, como lo demuestra su derivado pendetida . Por ejemplo, en su complejo con cobre(II), el DTPA se une de forma hexadentada utilizando los tres centros amina y tres de los cinco carboxilatos. [ 5 ]

La palabra "DTPA" a veces puede referirse a DTPA 5− . Para una desambiguación explícita, se puede escribir H 5 DTPA en contraposición a DTPA 5− .

Aplicaciones de quelación

Estructura del complejo de iterbio de DTPA 5- . Al igual que otros complejos de lantánidos relacionados, el DTPA se une al ion metálico como ligando octadentado. El agua también se une al Yb 3+ , lo que le confiere un número de coordinación de nueve. [ 6 ] Código de colores: rojo = O, azul = N, verde = Yb

Al igual que el EDTA , que es más común , el DTPA se utiliza principalmente como agente quelante para formar complejos y secuestrar iones metálicos.

Se ha considerado el DTPA para el tratamiento de materiales radiactivos como el plutonio , el americio y otros actínidos . [ 4 ] En teoría, estos complejos tienden a eliminarse en la orina . Normalmente se administra como sal de calcio o zinc (Ca o Zn-DTPA), ya que estos iones son fácilmente desplazados por cationes con mayor carga y principalmente para evitar su agotamiento en el organismo. El DTPA forma complejos con torio (IV), uranio (IV), neptunio (IV) y cerio (III/IV). [ 7 ]

En agosto de 2004, la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (USFDA) determinó que el zinc-DTPA y el calcio-DTPA eran seguros y eficaces para el tratamiento de quienes habían inhalado o estado contaminados internamente por plutonio, americio o curio. El tratamiento recomendado consiste en una dosis inicial de calcio-DTPA, ya que se ha demostrado que esta sal de DTPA es más eficaz durante las primeras 24 horas posteriores a la contaminación interna por plutonio, americio o curio. Transcurrido ese tiempo, tanto el calcio-DTPA como el zinc-DTPA son igualmente eficaces para reducir la contaminación interna por plutonio , americio o curio , y el zinc-DTPA tiene menos probabilidades de agotar los niveles normales de zinc y otros metales esenciales para la salud. Ambos fármacos pueden administrarse mediante nebulizador para quienes han inhalado la contaminación y mediante inyección intravenosa para quienes se han contaminado por otras vías. [ 8 ]

Los compuestos de gadolinio (Gd 3+ )-DTPA son agentes de contraste para resonancia magnética . [ 9 ]

El DTPA en forma de quelato de hierro(II) (Fe-DTPA, 10-11 % en peso  ) también se utiliza como fertilizante para plantas de acuario . La forma más soluble de hierro, Fe(II), es un micronutriente necesario para las plantas acuáticas . Al unirse a los iones Fe²⁺, el DTPA evita su precipitación como Fe(OH) ₃ o Fe₂O₃ · nH₂O , oxihidróxidos poco solubles tras su oxidación por el oxígeno disuelto . Aumenta la solubilidad de los iones Fe²⁺ y Fe³⁺ en el agua y, por lo tanto, la biodisponibilidad del hierro para las plantas acuáticas. De este modo , contribuye a mantener el hierro disuelto (probablemente una mezcla de complejos de Fe(II) y Fe(III)-DTPA) en la columna de agua . No está claro hasta qué punto el DTPA contribuye realmente a proteger el Fe²⁺ disuelto contra la oxidación atmosférica y si el complejo Fe(III)-DTPA no puede ser asimilado directamente por las plantas acuáticas simplemente debido a su mayor solubilidad. En condiciones naturales, es decir , en ausencia del complejo DTPA, el Fe 2+ es asimilado más fácilmente por la mayoría de los organismos, debido a su solubilidad 100 veces mayor que la del Fe 3+ .

En las fábricas de pulpa y papel, el DTPA también se utiliza para eliminar los iones ferrosos y férricos disueltos (y otros iones metálicos redox-activos, como Mn o Cu ) que, de otro modo, acelerarían la descomposición catalítica del peróxido de hidrógeno ( reducción de H₂O₂ por iones Fe²⁺ según el mecanismo de reacción de Fenton ). [ 10 ] Esto ayuda a preservar la capacidad de oxidación del stock de peróxido de hidrógeno que se utiliza como agente oxidante para blanquear la pulpa en el proceso de fabricación de papel sin cloro. [ 11 ] Se producen varios miles de toneladas de DTPA anualmente para este fin con el fin de limitar las pérdidas no despreciables de H₂O₂ por este mecanismo. [ 3 ]

Las propiedades quelantes del DTPA también son útiles para desactivar los iones de calcio y magnesio en los productos para el cabello . El DTPA se utiliza en más de 150 productos cosméticos. [ 12 ]

Bioquímica

El DTPA es más eficaz que el EDTA para desactivar iones metálicos redox-activos como Fe(II)/(III), Mn(II)/(IV) y Cu(I)/(II) que perpetúan los daños oxidativos inducidos en las células por el superóxido y el peróxido de hidrógeno . [ 13 ] [ 10 ] El DTPA también se utiliza en bioensayos que involucran iones metálicos redox-activos.

Impacto ambiental

Un impacto ambiental negativo inesperado de los agentes quelantes, como el DTPA, es su toxicidad para los lodos activados en el tratamiento de efluentes de pulpa Kraft . [ 14 ] La mayor parte de la producción mundial de DTPA (varios miles de toneladas) [ 3 ] está destinada a evitar la descomposición del peróxido de hidrógeno por iones de hierro y manganeso redox-activos en los procesos de pulpa Kraft sin cloro (procesos totalmente libres de cloro (TCF) y libres de cloro ambiental (ECF)). El DTPA disminuye la demanda biológica de oxígeno (DBO) de los lodos activados y, por lo tanto, su actividad microbiana.

En medicina se utilizan compuestos estructuralmente relacionados con el DTPA, aprovechando la alta afinidad del esqueleto de triaminopentacarboxilato por los iones metálicos.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Ácido pentético anónimo. En Diccionario de compuestos orgánicos, sexta edición; Buckingham, J., Macdonald, F., Eds.; CRC Press: 1996; Vol. 5, pp 1188.
  2. ↑ Moeller, T.; Thompson, LC Observaciones sobre las tierras raras—LXXV(1): La estabilidad de los quelatos del ácido dietilentriaminopentaacético. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry 1962, 24, 499.
  3. 1 2 3 J. Roger Hart "Ácido etilendiaminotetraacético y agentes quelantes relacionados" en Enciclopedia de química industrial de Ullmann, Wiley-VCH, Weinheim, 2005. doi : 10.1002/14356007.a10_095
  4. 1 2 Deblonde, Gauthier J.-P.; Kelley, Morgan P.; Su, Jing; Batista, Enrique R.; Yang, Ping; Booth, Corwin H.; Abergel, Rebecca J. (2018). "Caracterización espectroscópica y computacional de quelatos de ácido dietilentriaminopentaacético/transplutonio: evidenciando heterogeneidad en la serie de actínidos pesados(III)" . Angewandte Chemie International Edition . 57 (17): 4521– 4526. doi : 10.1002/anie.201709183 . ISSN 1521-3773 . OSTI 1426318. PMID 29473263 .   
  5. ↑ VV Fomenko, TN Polynova, MA Porai-Koshits, GL Varlamova y NI Pechurova Estructura cristalina del monohidrato de dietilentriaminopentaacetato de cobre (II) Journal of Structural Chemistry, 1973, Vol. 14, 529. doi : 10.1007/BF00747020
  6. ↑ Hardcastle, Kenneth Irvin; Botta, Mauro; Fasano, Mauro; Digilio, Giuseppe (2000). "Evidencia experimental de una molécula de agua de segunda esfera de coordinación en la estructura de hidratación de YbDTPA: perspectivas para una reevaluación de los datos de relajación de GdDTPA". European Journal of Inorganic Chemistry (5): 971. doi : 10.1002/(SICI)1099-0682(200005)2000:5 < 971::AID-EJIC971 > 3.3.CO ; 2-A .
  7. ↑ (2) Brown, MA; Paulenova, A.; Gelis, AV "Complejación acuosa de torio(IV), uranio(IV), neptunio(IV), plutonio(III/IV) y cerio(III/IV) con DTPA" Química Inorgánica 2012, volumen 51, 7741-7748. doi : 10.1021/ic300757k
  8. ↑ "«La FDA aprueba medicamentos para tratar la contaminación interna por elementos radiactivos» (comunicado de prensa) . Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos. 19 de junio de 2015 [4 de agosto de 2004]. Archivado del original el 12 de julio de 2009. Consultado el 2 de agosto de 2016 .
  9. ↑ Caravan, Peter; Ellison, Jeffrey J.; McMurry, Thomas J.; Lauffer, Randall B. "Quelatos de gadolinio(III) como agentes de contraste para resonancia magnética: estructura, dinámica y aplicaciones" Chem. Revs. 1999, volumen 99, págs. 2293–2342.
  10. 1 2 Cohen, Gerald; Lewis, David; Sinet, Pierre M. (1981). "Consumo de oxígeno durante la reacción de tipo Fenton entre peróxido de hidrógeno y un quelato ferroso (Fe 2+ -DTPA)". Journal of Inorganic Biochemistry . 15 (2): 143– 151. doi : 10.1016/S0162-0134(00)80298-6 . ISSN 0162-0134 . 
  11. ↑ Colodette, JL (1987). Factores que afectan la estabilidad del peróxido de hidrógeno en el blanqueamiento de pulpas mecánicas y quimimecánicas (Tesis doctoral, Facultad de Ciencias Ambientales y Forestales de la Universidad Estatal de Nueva York).
  12. ↑ Burnett, LC "Informe final sobre la evaluación de seguridad del pentetato pentasódico y el ácido pentético utilizados en cosméticos" Revista Internacional de Toxicología 2008, 27, 71-92.
  13. ↑ Fisher, Anna EO; Maxwell, Suzette C.; Naughton, Declan P. (2004). "Supresión de superóxido y peróxido de hidrógeno por iones metálicos y sus complejos de EDTA". Biochemical and Biophysical Research Communications . 316 (1): 48– 51. doi : 10.1016/j.bbrc.2004.02.013 . ISSN 0006-291X . PMID 15003509 .  
  14. ↑ Larisch, BC; Duff, SJB (1997). "Efecto del H₂O₂ y el DTPA en las características y el tratamiento de los efluentes de pulpa kraft TCF (totalmente libres de cloro) y ECF (elementalmente libres de cloro)". Water Science and Technology . 35 ( 2–3 ). doi : 10.1016/S0273-1223(96)00928-6 . ISSN 0273-1223 . 
  15. ↑ Milenic, Diane E.; Erik D. Brady; Martin W. Brechbiel (junio de 2004). "Terapia de radiación oncológica dirigida por anticuerpos" . Nat Rev Drug Discov . 3 (6): 488–99 . doi : 10.1038/nrd1413 . ISSN 1474-1776 . PMID 15173838. S2CID 22166498 .   
  16. ↑ Kahn, Daniel; J. Christopher Austin; Robert T Maguire; Sara J Miller; Jack Gerstbrein; Richard D Williams (1999). "Estudio de fase II de pendetida con capromab de itrio-90Y en el tratamiento de hombres con recurrencia de cáncer de próstata tras prostatectomía radical". Cancer Biotherapy & Radiopharmaceuticals . 14 (2): 99–111 . doi : 10.1089/cbr.1999.14.99 . PMID 10850293 . 
  17. ↑ Liu, Shuang (15 de septiembre de 2008). "Agentes de acoplamiento bifuncionales para el radiomarcaje de biomoléculas y la administración dirigida de radionúclidos metálicos" . Advanced Drug Delivery Reviews . 60 (12): 1347–70 . doi : 10.1016/j.addr.2008.04.006 . ISSN 0169-409X . PMC 2539110. PMID 18538888 .   
  18. ↑ Chowdhury, Rajat; Wilson, Iain; Rofe, Christopher; Lloyd-Jones, Graham (2013-07-08). Radiología de un vistazo . John Wiley & Sons. pág. 109. ISBN  9781118691083.
Este artículo incorpora material de "Datos sobre el DTPA" , una ficha informativa elaborada por los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de los Estados Unidos .