Las formas queladas de los minerales inorgánicos son muy similares a las sustancias biológicamente activas. Esta propiedad se utiliza en la agricultura para la producción de fertilizantes y valiosos suplementos alimenticios para mascotas. En medicina, estos compuestos se utilizan como antídotos y suplementos dietéticos.
¿Qué significa "forma quelada"?
Los quelatos son un complejo que aparece como resultado de la interacción de iones metálicos cargados positivamente (átomo central del agente complejante) con ligandos que forman compuestos químicos con varios tipos de biomoléculas. En pocas palabras, los quelatos son una combinación de un mineral y un compuesto orgánico complejo. Los ligandos incluyen aminoácidos, péptidos, proteínas, purinas, porfirinas, macrólidos, así como sus análogos sintéticos (éteres corona, criptandos).
Los ligandos quelantes deben tener más de 2 grupos funcionales capaces de crear enlaces covalentes y una estructura de anillo con el metal. La palabra "quelato" proviene del latín chela ("garra"). Exteriormente, la forma de estos compuestos químicos es similar a las pinzas de un cangrejo que sujeta un mineral.
En la naturaleza, el más brillanterepresentantes de este tipo de compuestos a base de porfirina son la hemoglobina humana, donde el Fe (quelato de hierro) y la clorofila (quelato de magnesio) actúan como centro del agente complejante. Las modernas tecnologías bioquímicas permiten obtener diversas formas de dichas sustancias.
Ejemplos
Hay 3 grupos de formas de quelatos (dependiendo de la proporción de la carga del ligando y el ion metálico).
- Cationica. Los representantes más comunes son compuestos de poliaminas con iones metálicos. El agente ligante en este caso es neutro, por lo que la carga total del compuesto está determinada por el ion central.
- Aniónico. Los quelatos aniónicos típicos son complejos basados en ácido etilendiaminotetraacético (EDTA).
- Neutro (compuestos intracomplejos). La carga positiva central se neutraliza agregando un número igual de ligandos cargados negativamente, formando así una "sal interna".
Muchos metales forman quelatos estables que son capaces de combinarse en sustancias macromoleculares. Este efecto se aplica a la síntesis de materiales de óxidos altamente dispersos de múltiples componentes utilizados para la producción de dieléctricos, superconductores de alta temperatura y recubrimientos.
Propiedades biológicas
Los minerales quelados son sustancias que tienen una serie de características valiosas, tales como:
- Alta resistencia a diversas acidez del medio ambiente y bajo la influencia de microorganismos.
- Buena adsorción y solubilidad en agua.
- Actividad biológica de los metales, inusual para ellos en estado libre.
- Menos toxicidad en comparación con otras formas de compuestos.
- Alta biodisponibilidad, es decir, buena digestibilidad tanto para plantas como para animales.
- Sin sedimentos insolubles.
Los minerales se absorben principalmente en el intestino delgado, y la forma de quelato más estable los protege de ser destruidos por el ácido clorhídrico en el estómago. Esta propiedad se utiliza en medicina y ganadería para compensar las carencias de micronutrientes.
Producción
Las formas queladas de compuestos se obtienen por quelación (o quelación). Este término no se reconoce generalmente en la ciencia química. El método más simple es mezclar soluciones de sales metálicas con agentes quelantes. Como estas últimas, sustancias orgánicas como:
- ácido nitrilotriacético, etilendiaminotetraacético y etilenglicoltetraacético;
- tris (carboximetil) etilendiamina;
- ácido hidroxietilideno difosfónico;
- lisina;
- metionina y otros.
Los aminoácidos y los péptidos pequeños se preparan bajo la influencia de enzimas en el laboratorio. A la hora de implementar el proceso de quelación se tienen en cuenta los siguientes parámetros:
- acidez del ambiente (si es necesario, agregue álcali);
- temperatura;
- proporción de sustancias;
- solubilidad de aminoácidos.
El complejo de quelato precipitado se lava en agua destilada y luego se seca.
Aplicaciones agronómicas
Los fertilizantes quelados tienen los siguientes beneficios:
- Afinidad estrecha con las estructuras biológicas, por lo que las sustancias penetran fácilmente en las membranas de las células vegetales.
- Mejora de la solubilidad.
- Menor consumo de fertilizantes quelados respecto a las sales convencionales.
- Posibilidad de alimentación tanto radicular como foliar.
- Aumentar la germinación de semillas.
- Baja fitotoxicidad.
- Estabilidad a varios niveles de acidez del suelo.
- Buena compatibilidad con otros productos químicos, pesticidas.
El hierro quelado es de suma importancia, ya que este elemento se encuentra en los tejidos vegetales en mayor cantidad que otros metales. Su deficiencia conduce al desarrollo de muchas enfermedades, incluida la clorosis. También se utilizan otros quelatos: cobre, zinc, boro, que estimulan el crecimiento de las plantas y la formación de ovarios. En las primeras etapas de la temporada de crecimiento, es recomendable alimentar con calcio quelado, que favorece el desarrollo del sistema radicular.
Uso animal
Las formas queladas de microelementos se utilizan para fortalecer la nutrición de todo tipo de animales de granja y aves. Estas sustancias en pequeñas concentraciones pueden reemplazar hasta el 40% de los minerales inorgánicos y tienen el siguiente efecto:
- refuerza la inmunidadfuerza durante la enfermedad, el embarazo de las mujeres o en condiciones adversas;
- mejora de la función reproductiva;
- disminución del número de células somáticas en la leche, lo que mejora su calidad (estabilidad térmica y otras propiedades tecnológicas);
- aceleración del crecimiento de animales jóvenes.
El hierro quelado, a diferencia de su sulfato, puede atravesar fácilmente la barrera placentaria. Los estudios han demostrado que añadir esta vitamina a la dieta de las cerdas favorece el nacimiento tardío de lechones de gran peso y evita que desarrollen deficiencia de hierro.
Como resultado del uso de quelato de magnesio, hay una mejora en la calidad de las canales de los animales, una disminución de la grasa corporal. Los compuestos de cobre y manganeso ayudan a prevenir la condromatosis ósea y las enfermedades cardiovasculares en las aves de corral.
Drogas
En medicina, las formas de quelato de los compuestos se utilizan para los siguientes fines:
- Antídotos para intoxicaciones agudas y crónicas con metales pesados y otros venenos ("Unitiol", "Tetacina-calcio"). Cuando se toman, las sustancias nocivas se unen en complejos cerrados de tipo quelato.
- Fármacos antineoplásicos ("Cisplatino" y otros). Las drogas penetran en los núcleos de las células afectadas, forman una conexión estable con el ADN, lo que evita que se reproduzcan por sí mismas.
- Preparados vitamínicos (la mayoría de las veces calcio y hierro quelados).
A diferencia de los iones metálicos libres, estas sustancias no formancompuestos con otros elementos químicos en el estómago y los intestinos, por lo que se absorben mejor en el cuerpo humano. En este sentido, a base de quelatos, es posible crear medicamentos y suplementos dietéticos de nueva generación.
