El ácido pentético o ácido dietilentriaminopentaacético ( DTPA ) es un ácido aminopolicarboxílico que consiste en una cadena principal de dietilentriamina con cinco grupos carboximetilo. La molécula puede considerarse una versión expandida del EDTA y se utiliza de manera similar. Es un sólido blanco con solubilidad limitada en agua.
La base conjugada del DTPA tiene una alta afinidad por los cationes metálicos . Por lo tanto, el penta-anión DTPA 5− es potencialmente un ligando octadentado suponiendo que cada centro de nitrógeno y cada grupo –COO − cuente como un centro de coordinación. Las constantes de formación de sus complejos son aproximadamente 100 veces mayores que las del EDTA. [3] Como agente quelante , el DTPA envuelve 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 . Por lo tanto, después de formar un complejo con un metal, el DTPA todavía tiene la capacidad de unirse a otros reactivos, como lo demuestra su derivado pendetide . Por ejemplo, en su complejo con cobre(II), el DTPA se une de manera hexadentada utilizando los tres centros de amina y tres de los cinco carboxilatos. [5]
Al igual que el EDTA más común , el DTPA se utiliza predominantemente como agente quelante para formar complejos y secuestrar iones metálicos.
El DTPA se ha considerado para el tratamiento de materiales radiactivos como plutonio , americio y otros actínidos . [4] En teoría, estos complejos son más propensos 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 más cargados y principalmente para evitar agotarlos en el organismo. El DTPA forma complejos con torio (IV), uranio (IV), neptunio (IV) y cerio (III/IV). [6]
En agosto de 2004, la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) determinó que el DTPA de zinc y el DTPA de calcio son seguros y eficaces para el tratamiento de las personas que han inhalado o han sido contaminadas internamente por plutonio, americio o curio. El tratamiento recomendado es una dosis inicial de DTPA de calcio, ya que se ha demostrado que esta sal de DTPA es más eficaz en las primeras 24 horas después de la contaminación interna por plutonio, americio o curio. Una vez transcurrido ese tiempo, tanto el DTPA de calcio como el DTPA de zinc son igualmente eficaces para reducir la contaminación interna con plutonio , americio o curio , y es menos probable que el DTPA de zinc agote los niveles normales del cuerpo de zinc y otros metales esenciales para la salud. Cada fármaco puede administrarse mediante nebulizador para las personas que han inhalado la contaminación y mediante inyección intravenosa para las personas contaminadas por otras vías. [7]
El DTPA también se utiliza como agente de contraste en la resonancia magnética . El DTPA mejora la resolución de las imágenes por resonancia magnética (IRM) al formar un complejo soluble con un ion de gadolinio (Gd 3+ ), que altera el comportamiento de resonancia magnética de los protones de las moléculas de agua cercanas y aumenta el contraste de las imágenes. [8]
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 del 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 oxihidróxidos poco solubles Fe2O3 · n H2O después de su oxidación por el oxígeno disuelto . Aumenta la solubilidad de los iones Fe2 + y Fe3 + en agua y, por lo tanto, la biodisponibilidad del hierro para las plantas acuáticas. Contribuye así a mantener el hierro en forma disuelta (probablemente una mezcla de complejos DTPA Fe(II) y Fe(III)) en la columna de agua . No está claro en qué medida el DTPA contribuye realmente a proteger el Fe 2+ disuelto contra la oxidación del aire 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 de DTPA complejante, 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 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 H 2 O 2 por iones Fe 2+ según el mecanismo de reacción de Fenton ). [9] 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 libre de cloro de fabricación de papel. [10] Se producen varios miles de toneladas de DTPA anualmente para este propósito con el fin de limitar las pérdidas no despreciables de H 2 O 2 por este mecanismo. [3]
Las propiedades quelantes del DTPA también son útiles para desactivar los iones de calcio y magnesio en productos para el cabello . El DTPA se utiliza en más de 150 productos cosméticos. [11]
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 . [12] [9] El DTPA también se utiliza en bioensayos que involucran iones metálicos redox-activos.
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 . [13] 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 sin cloro total (TCF) y sin cloro ambiental (ECF)). El DTPA disminuye la demanda biológica de oxígeno (DBO) de los lodos activados y, por lo tanto, su actividad microbiana.
Los compuestos estructuralmente relacionados con el DTPA se utilizan en medicina, aprovechando la alta afinidad del armazón de triaminopentacarboxilato por los iones metálicos.