El ácido pentético o ácido dietilentriaminopentaacético ( DTPA ) es un ácido aminopolicarboxílico que consta de una estructura principal de dietilentriamina con cinco grupos carboximetilo. La molécula puede verse como una versión ampliada de EDTA y se usa de manera similar. Es un sólido blanco con solubilidad limitada en agua.
La base conjugada de DTPA tiene una alta afinidad por los cationes metálicos . Por lo tanto, el pentaanión DTPA 5− es potencialmente un ligando octadentado suponiendo que cada centro de nitrógeno y cada grupo –COO − cuenta como un centro de coordinación. Las constantes de formación de sus complejos son aproximadamente 100 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 extra que coordina el ion metálico. [4] Los metales de transición, sin embargo, suelen formar menos de ocho enlaces de coordinación . Entonces, después de formar un complejo con un metal, el DTPA todavía tiene la capacidad de unirse a otros reactivos, como lo demuestra su derivado pendetido . 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]
Al igual que el EDTA más común , el DTPA se utiliza predominantemente como agente quelante para complejar 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 son más propensos a eliminarse por 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 su agotamiento 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 (USFDA) determinó que el zinc-DTPA y el calcio-DTPA eran seguros y eficaces para el tratamiento de quienes han inhalado o han estado contaminados internamente con plutonio, americio o curio. El tratamiento recomendado es una dosis inicial de calcio-DTPA, ya que esta sal de DTPA ha demostrado ser más efectiva en las primeras 24 horas después de la contaminación interna por plutonio, americio o curio. Una vez transcurrido ese tiempo, tanto el calcio-DTPA como el zinc-DTPA son igualmente eficaces para reducir la contaminación interna con plutonio , americio o curio , y es menos probable que el zinc-DTPA agote los niveles normales de zinc y otros metales esenciales para la salud del cuerpo. Cada medicamento puede administrarse mediante nebulizador a quienes han inhalado contaminación y mediante inyección intravenosa a quienes han contaminado por otras vías. [7]
DTPA también se utiliza como agente de contraste para resonancia magnética . DTPA mejora la resolución de las imágenes por resonancia magnética (MRI) formando un complejo soluble con un ion 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 de hierro, Fe (II), es un micronutriente que necesitan las plantas acuáticas . Al unirse a los iones Fe 2+ , el DTPA evita su precipitación como Fe(OH) 3 o Fe 2 O 3 · n H 2 O, oxihidróxidos poco solubles después de su oxidación por el oxígeno disuelto . Aumenta la solubilidad de los iones Fe 2+ y Fe 3+ en agua y, por tanto, la biodisponibilidad del hierro para las plantas acuáticas. Contribuye así a mantener el hierro en forma disuelta (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 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 con actividad redox, como Mn o Cu ) que de otro modo acelerarían la descomposición catalítica del peróxido de hidrógeno (reducción de H 2 O 2 mediante Fe 2 + iones según el mecanismo de reacción de Fenton ). [9] Esto ayuda a preservar la capacidad de oxidación del peróxido de hidrógeno que se utiliza como agente oxidante para blanquear la pulpa en el proceso de fabricación de papel sin cloro. [10] Con este fin se producen anualmente varios miles de toneladas de DTPA para limitar las pérdidas no despreciables de H 2 O 2 mediante este mecanismo. [3]
Las propiedades quelantes del DTPA también son útiles para desactivar los iones de calcio y magnesio en productos para el cabello . DTPA se utiliza en más de 150 productos cosméticos. [11]
El DTPA es más eficaz que el EDTA para desactivar iones metálicos activos redox como Fe(II)/(III), Mn(II)/(IV) y Cu(I)/(II), perpetuando los daños oxidativos inducidos en las células por superóxido y peróxido de hidrógeno . [12] [9] El DTPA también se utiliza en bioensayos que involucran iones metálicos activos redox.
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 mediante iones de hierro y manganeso activos redox en los procesos de fabricación de pulpa Kraft sin cloro (libre de cloro total (TCF) y ambientalmente procesos libres de cloro (ECF)). El DTPA disminuye la demanda biológica de oxígeno (DBO) de los lodos activados y por tanto su actividad microbiana.
Los compuestos que están estructuralmente relacionados con el DTPA se utilizan en medicina, aprovechando la alta afinidad de la estructura de triaminopentacarboxilato por los iones metálicos.