As formas quelatadas de minerais inorgânicos são muito semelhantes às substâncias biologicamente ativas. Esta propriedade é utilizada na agricultura para a produção de fertilizantes e valiosos suplementos alimentares para animais de estimação. Na medicina, esses compostos são usados como antídotos e suplementos alimentares.
O que significa "forma quelatada"?
Os quelatos são um complexo que surge como resultado da interação de íons metálicos carregados positivamente (o átomo central do agente complexante) com ligantes que formam compostos químicos com diversos tipos de biomoléculas. Simplificando, os quelatos são uma combinação de um mineral e um composto orgânico complexo. Os ligantes incluem aminoácidos, peptídeos, proteínas, purinas, porfirinas, macrolídeos, bem como seus análogos sintéticos (éteres de coroa, criptandas).
Os ligantes quelantes devem ter mais de 2 grupos funcionais capazes de criar ligações covalentes e uma estrutura em anel com o metal. A palavra "quelato" vem do latim chela ("garra"). Externamente, a forma desses compostos químicos é semelhante às garras de um caranguejo segurando um mineral.
Na natureza, o mais brilhanterepresentantes deste tipo de compostos à base de porfirina são a hemoglobina humana, onde Fe (quelato de ferro) e clorofila (quelato de magnésio) atuam como o centro do agente complexante. As modernas tecnologias bioquímicas possibilitam a obtenção de várias formas de tais substâncias.
Exemplos
Existem 3 grupos de formas de quelato (dependendo da proporção da carga do ligante e do íon metálico).
- Catiônico. Os representantes mais comuns são compostos de poliaminas com íons metálicos. O agente ligante neste caso é neutro, então a carga total do composto é determinada pelo íon central.
- Aniônico. Os quelatos aniônicos típicos são complexos baseados em ácido etilenodiaminotetracético (EDTA).
- Neutro (compostos intracomplexos). A carga positiva central é neutralizada pela adição de um número igual de ligantes carregados negativamente, formando assim um "sal interno".
Muitos metais formam quelatos estáveis que são capazes de se combinar em substâncias macromoleculares. Este efeito é aplicado à síntese de materiais de óxidos altamente dispersos multicomponentes usados para a produção de dielétricos, supercondutores de alta temperatura e revestimentos.
Propriedades Biológicas
Os minerais quelatados são substâncias que possuem uma série de características valiosas, tais como:
- Alta resistência a diversas acidez do ambiente e sob influência de microrganismos.
- Boa adsorção e solubilidade em água.
- Atividade biológica de metais, incomum para eles no estado livre.
- Menos toxicidade em comparação com outras formas de compostos.
- Alta biodisponibilidade, ou seja, boa digestibilidade para plantas e animais.
- Sem sedimento insolúvel.
Os minerais são principalmente absorvidos no intestino delgado, e a forma de quelato mais estável os protege de serem destruídos pelo ácido clorídrico no estômago. Esta propriedade é usada na medicina e na criação de animais para compensar as deficiências de micronutrientes.
Produção
As formas queladas de compostos são obtidas por quelação (ou quelação). Este termo não é geralmente reconhecido na ciência química. O método mais simples é misturar soluções de sais metálicos com agentes quelantes. Como este último, substâncias orgânicas como:
- ácido nitrilotriacético, etilenodiaminotetraacético e etilenoglicoltetraacético;
- tris (carboximetil) etilenodiamina;
- ácido hidroxietilidenodifosfônico;
- lisina;
- metionina e outros.
Aminoácidos e pequenos peptídeos são preparados sob a influência de enzimas em laboratório. Ao implementar o processo de quelação, os seguintes parâmetros são levados em consideração:
- acidez do ambiente (se necessário, adicionar álcali);
- temperatura;
- relação de substância;
- solubilidade de aminoácidos.
O complexo de quelato precipitado é lavado em água destilada e depois seco.
Aplicações agronômicas
Os fertilizantes quelatados têm os seguintes benefícios:
- Afinidade próxima com estruturas biológicas, devido às quais as substâncias penetram facilmente nas membranas das células vegetais.
- Solubilidade melhorada.
- Menor consumo de fertilizantes quelatados em relação aos sais convencionais.
- Possibilidade de alimentação radicular e foliar.
- Aumenta a germinação das sementes.
- Baixa fitotoxicidade.
- Estabilidade em vários níveis de acidez do solo.
- Boa compatibilidade com outros produtos químicos, pesticidas.
O ferro quelatado é da maior importância, pois este elemento é encontrado nos tecidos vegetais em maior quantidade do que outros metais. Sua deficiência leva ao desenvolvimento de muitas doenças, incluindo a clorose. Outros quelatos também são usados - cobre, zinco, boro, que estimulam o crescimento das plantas e a formação de ovários. Nas fases iniciais da estação de crescimento, é aconselhável alimentar com cálcio quelatado, que promove o desenvolvimento do sistema radicular.
Uso de animais
Formas quelatadas de microelementos são usadas para fortalecer a nutrição de todos os tipos de animais de fazenda e pássaros. Essas substâncias em pequenas concentrações podem substituir até 40% dos minerais inorgânicos e têm o seguinte efeito:
- aumentar a imunidadeforça durante a doença, gravidez de fêmeas ou em condições adversas;
- melhoria da função reprodutiva;
- diminuição do número de células somáticas no leite, o que melhora sua qualidade (estabilidade térmica e outras propriedades tecnológicas);
- aceleração do crescimento de animais jovens.
O ferro quelatado, ao contrário do seu sulfato, pode atravessar facilmente a barreira placentária. Estudos têm demonstrado que a adição desta vitamina à dieta de porcas promove o nascimento tardio de leitões de grande peso e evita que eles desenvolvam deficiência de ferro.
Como resultado do uso do quelato de magnésio, há uma melhora na qualidade das carcaças dos animais, diminuição da gordura corporal. Compostos de cobre e manganês ajudam a prevenir condromatose óssea e doenças cardiovasculares em aves.
Drogas
Na medicina, as formas de compostos quelatos são usadas para os seguintes propósitos:
- Antídotos para envenenamento agudo e crônico com metais pesados e outros venenos ("Unitiol", "Tetacina-cálcio"). Quando são tomadas, as substâncias nocivas são ligadas em complexos fechados do tipo quelato.
- Medicamentos antineoplásicos ("Cisplatina" e outros). As drogas penetram nos núcleos das células afetadas, formam uma conexão estável com o DNA, o que as impede de se auto-reproduzir.
- Preparações de vitaminas (mais frequentemente quelato de cálcio e ferro).
Ao contrário dos íons metálicos livres, essas substâncias não formamcompostos com outros elementos químicos no estômago e intestinos, para que sejam melhor absorvidos pelo corpo humano. Nesse sentido, com base em quelatos, é possível criar medicamentos e suplementos alimentares de uma nova geração.
