Los agentes quelantes son productos químicos o compuestos químicos que reaccionan con metales pesados, reorganizando su composición química y mejorando su estabilidad general y la probabilidad de unirse con otros metales, nutrientes o sustancias. Cuando esto sucede, el metal que queda se conoce como «quelato», palabra que deriva del griego chela, que significa garra. Este tipo de agentes existen en la naturaleza y son una parte importante de muchos procesos biológicos. Ayudan a transportar nutrientes a través de las plantas, por ejemplo, y ayudan a la digestión en personas y muchos animales. En muchos lugares también se crean sintéticamente y tienen varios usos importantes tanto en la industria como en la medicina. Este tipo de agentes pueden ser muy útiles en cualquier momento en que sea necesario descomponer, aislar o mover iones de metales pesados.
Cómo trabajan ellos
La química detrás de cómo funcionan estos agentes tiende a ser algo compleja, pero en pocas palabras, se unen a los iones metálicos de tal manera que reorganizan su estructura central y composición química. La mayoría de los metales tienen estructuras químicas que se asemejan más a las cadenas, pero los agentes quelantes unen los extremos para formar un anillo, conocido como ligando. Esta estructura de anillo hace que los iones sean más estables y los ayuda a moverse con mayor facilidad a través de una variedad de entornos diferentes.
La etilendiamina es uno de los agentes quelantes más comunes y es un buen ejemplo de cómo funcionan estas sustancias. Tiene una estructura química de C2H8N2. Se conoce químicamente como un agente multidentado, o más específicamente un ligando bidentado, lo que significa que puede formar dos enlaces: cada átomo de nitrógeno puede unirse con el mismo ión metálico. Dependiendo de cuántos enlaces pueda aceptar el ión metálico, el ión puede formar un quelato con una, dos o tres moléculas de etilendiamina. Cuantos más enlaces haya, es probable que sea más fuerte y estable el quelato.
Papel en la naturaleza
Los quelatos de origen natural son necesarios para muchos procesos de mantenimiento de la vida y no pueden formarse sin agentes que puedan ayudar a su transformación. El complejo de vitamina B12-cobalto es un ejemplo. Es un requisito dietético para las personas y la mayoría de los animales, pero en la mayoría de los casos no se puede digerir o absorber correctamente hasta que se haya formado un ligando con uno de los muchos agentes quelantes del cuerpo. El complejo hemoglobina-hierro transporta oxígeno a través de la sangre después de la quelación y, de manera similar, el complejo clorofila-magnesio es un componente crítico de la fotosíntesis en las plantas. Si los agentes quelantes no estuvieran en funcionamiento, estos procesos serían más lentos y es posible que ni siquiera sucedan.
Uso en la industria
Los agentes se utilizan comúnmente en la fabricación industrial como aditivos detergentes, agentes estabilizantes, conservantes y retenedores de sabor y color. El ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) es uno de los más populares. Es lo que se conoce como un agente «cuadridentado» o «hexadentado» que es capaz de formar cuatro o seis enlaces con iones metálicos. El EDTA se usa ampliamente para mejorar el poder de limpieza de detergentes y jabones al formar quelatos con los metales magnesio y calcio en el agua dura. Estos agentes también se utilizan como retenedores de color para tintes textiles.
El EDTA también se usa en muchos lugares como aditivo alimentario. El deterioro de los alimentos generalmente es catalizado por enzimas que requieren ciertos metales de transición para funcionar, pero el EDTA desactiva las enzimas de deterioro que de otro modo harían que los alimentos se volvieran rancios. También desactiva las enzimas que hacen que los alimentos pierdan color o sabor.
Importancia para la medicina
Estos agentes son esenciales para muchos tratamientos y pruebas médicos. Se pueden usar para aislar y eliminar los iones de calcio de la sangre, lo que ayuda a preservar la sangre durante cirugías u operaciones, por ejemplo, y también son una parte importante de muchos tratamientos de intoxicación por plomo y otros tratamientos de intoxicación por metales. Cuando los agentes ingresan al torrente sanguíneo, pueden apuntar a los iones metálicos libres y quelarlos y luego eliminarlos del torrente sanguíneo, a menudo eliminándolos con la orina. Dimercaprol es uno de los ejemplos más comunes. Elimina venenos de metales pesados, como antimonio, mercurio y arsénico, formando enlaces de azufre con los iones metálicos.