Кіріспе

Этилдиаминеттрауксус қышқылы (EDTA) – өзінің аббревиатурасынан кейін EDTA қышқылы деп те аталады, ол [CH2N(CH2CO2H)2]2 формуласы бар аминополикарбон қышқылы. Бұл ақ түсті, суда ерімейтін қатты зат темір (Fe2+/Fe3+) және кальций иондарын (Ca2+) байланыстыру үшін кеңінен қолданылады, тіпті бейтарап pH-да суда ерігіш кешендерді құрайды. Сондықтан ол Fe және Ca қосылған қабыршақтарды ерітуге, сондай-ақ оның оксидтері ерімейтін жағдайларда темір иондарын жеткізуге пайдаланылады. EDTA бірнеше тұздар түрінде қолжетімді, атап айтқанда динатрий EDTA, натрий кальций эдетаты және тетранатрий EDTA, бірақ олардың бәрі бірдей жұмыс істейді.

Су жұмсақтандырғыш

Киіз үйде судың қаттылығын азайту және қазандықтардағы қабықты еріту процестері Ca2+, Mg2+ және басқа да металл иондарын байланыстыру үшін EDTA және оған ұқсас кешен түзетін заттарға тәуелді. EDTA-ға байланысқаннан кейін, бұл металл кешендері тұнба түзуге немесе сабын мен жуғыш заттардың тиімділігіне кедергі келтіруі мүмкін емес. Осы себептерге байланысты, тазалау ерітінділерінде жиі EDTA қолданылады. Сондай-ақ, EDTA цемент өнеркәсібінде цемент пен клинкердегі бос әк және бос магнийді анықтау үшін қолданылады. EDTA-ны қолдану арқылы бейтарап немесе одан төмен pH деңгейінде Fe3+ иондарын ерітуге болады. Бұл қасиет ауыл шаруашылығында, соның ішінде гидропоникада пайдалы. Дегенмен, лигандтардың түзілуі pH-қа тәуелді болғандықтан, EDTA бейтарап емес топырақта темірдің ерігіштігін арттыруға көмектеспейді. Керісінше, бейтарап pH және одан жоғары pH деңгейінде темір(III) ерімейтін тұздар түзеді, бұл сезімтал өсімдік түрлері үшін биожетімділігін азайтады.

Медицина

Натрий кальций эдетаты, ЭДТА туындысы, хеляциялық терапия тәжірибесінде, мырыш және қорғасын улануын емдеу сияқты, металл иондарын байланыстыру үшін қолданылады. Ол организмнен артық темірді шығару үшін де ұқсас жолмен пайдаланылады. Бұл терапия, талассемияны емдеуде қолданылатындай, жиі қан құюдың салдарынан туындайтын асқынуларды емдеу үшін де қолданылады.

Тіс дәрігерлігі

Стоматологтар мен эндодонтологтар EDTA ерітінділерін эндодонтологияда тамыр каналдарындағы бейорганикалық қалдықтарды (жабын қабатын) жою және майлау үшін пайдаланады. Бұл процедура тамыр каналдарын пломбалауға дайындауға көмектеседі. Сонымен қатар, беттік белсенді зат қосылған EDTA ерітінділері тамыр каналдары ішіндегі кальцификацияларды ерітеді, арналарды кеңейтуге (каналға пішін беруге) және тар немесе кальцификацияланған тамыр каналдарында файлдың апикалық ұшына қарай жылжуын жеңілдетеді.

Көз тамшылары

Ол көзге арналған препараттар мен көз тамшыларында консервант ретінде қолданылады (әдетте бензалконий хлориді немесе тиомерсал сияқты тағы бір консерванттың әсерін күшейту үшін).

Талдау

Медициналық диагностика және ағза функциясын тексерулерде (мұнда бүйрек функциясының тесті) хром(III) кешені [Cr(EDTA)]− (радиоактивті хром 51 (51Cr) түрінде) тамырға енгізіледі және оның зәрге өтуі қадағаланады. Бұл әдіс ядролық медицинада гломерулярлық сүзілу жылдамдығын (GFR) бағалауға көмектеседі. EDTA қанды талдау кезінде кеңінен қолданылады. Ол толық қан анализі (CBC/FBC) үшін қан үлгілерінде қан ұюын тоқтатуға арналған антикоагулянт болып табылады, онда EDTA қандағы кальцийді байланыстырып, ұю процесін тоқтатады және қан жасушаларының морфологиясын сақтайды. EDTA бар пробиркалар лаванды (күлгін) немесе қызғылт түсті қақпақтарымен белгіленеді. Сондай-ақ, EDTA қорғасынды анықтау үшін қоңыр қақпақты пробиркаларда және микроэлементтерді анықтау үшін көк түсті қақпақты пробиркаларда қолданылады.

Альтернативтік медицина

Кейбір балама емшілер EDTA антиоксидант ретінде әрекет етеді деп санайды, еркін радикалдардың қан тамырлары қабырғасына зиян келтіруін болдырмай, осылайша атеросклерозды азайтады. Алайда, бұл пікірлер ғылыми зерттеулермен дәлелденбеген және қазіргі қабылданған принциптерге қайшы келеді. АҚШ-тың FDA атеросклерозды емдеу үшін оны мақұлдаған жоқ.

Косметика

Шампуньдерде, тазартқыштарда және басқа да жеке күтім өнімдерінде ЭДТА тұздары олардың ауадағы тұрақтылығын арттыру үшін келаттаушы агент ретінде қолданылады. ЭДТА сондай-ақ металл иондарын келаттаудан тәуелсіз dNTP гидролиздейтін ферменттерге (Taq полимераза, dUTPаза, MutT), бауыр аргиназасына және хрендік пероксидазаға қарсы таңдамалы тежегіш ретінде әрекет етеді. Бұл тұжырымдар ферменттік тәжірибелерде биохимиялық жайсыз металл иондарын сіңіріп алушы ретінде ЭДТА қолданылуын қайта қарастыруға шақырады. Аналитикалық химияда ЭДТА комплексометриялық титрлеуде, судың қатаңдығын талдауда немесе талдауларға кедергі келтіретін металл иондарын оқшаулау үшін маскалаушы агент ретінде қолданылады. ЭДТА биомедициналық зертханаларда көптеген мамандық қолданыстарын табады, мысалы, ветеринариялық офтальмологияда жануарларда мүйіз қабығының ойықтарының нашарлауын болдырмау үшін антиколлагеназа ретінде қолданылады. Тін мәдениетінде ЭДТА кальцийге байланысып, жасушалар арасындағы кадхериндердің бірігуіне кедеріс келтіретін келаттаушы агент ретінде қолданылады, сұйық суспензияда өсірілген жасушалардың жиналуын болдырмайды немесе жабысқан жасушаларды өсіру үшін бөліп алады. Гистопатологияда ЭДТАны декальцификациялаушы агент ретінде қолдануға болады, бұл тінді минералсыздандырғаннан кейін микротомды қолдана отырып кесінділерді кесуға мүмкіндік береді. ЭДТА металлопептидазалардың кең ауқымын тежеуге қабілетті, тежеу механизмі каталитикалық белсенділікке қажетті металл ионын келаттау арқылы жүзеге асырылады. ЭДТА сонымен қатар шөгінділердегі ауыр металдардың биожетімділігін анықтау үшін де қолданылуы мүмкін. Алайда, ол ерітіндідегі металдардың биожетімділігіне әсер етуі мүмкін, бұл оның қоршаған ортаға тигізетін әсеріне қатысты алаңдаушылық тудыруы мүмкін, әсіресе оның кең таралған қолданылуын ескере отырып. ЭДТА сондай-ақ ядролық реакторлардағы отын таяқшаларынан тотыққан металдарды (қаңқаланған металдарды) жою үшін қолданылады.

Номенклатура

EDTA және оның әртүрлі протонталған түрлерін сипаттау үшін химиктер EDTA4−, лиганд болатын конъюгат негізді, және H4EDTA, осы лигандтың алғын түрін ажыратады. Өте төмен pH (өте қышқыл жағдайда) толық протонталған H6EDTA2+ түрі басым, ал өте жоғары pH немесе өте сілтілі жағдайда толық депротонталған EDTA4− түрі басым болады. Осы мақалада EDTA термині H4−xEDTAx− дегенді білдіреді, ал оның кешендерінде EDTA4− тетраанионды лигандды көрсетеді.

Координациялық химия қағидаттары

Координациялық химияда EDTA4− аминополикарбоксил қышқылы лигандтарының тобына жатады. EDTA4− әдетте екі амин және төрт карбоксилат тобы арқылы металл катионымен байланысады, яғни ол гексадентат ("алты тісті") хелаттаушы агент болып табылады. Нәтижесінде пайда болатын көптеген координациялық қосылыстар октаэдрлік геометрияны қабылдайды. Бұл октаэдрлік кешендер, олардың қолданылуы үшін маңызды болмаса да, хиральды болып табылады. Кобальт(III) анионы [Co(EDTA)]− энантиомерлерге ажыратылған. EDTA4−-тің көптеген кешендері сумен қосымша байланыс түзілуінен, яғни жеті координациялық кешендерден немесе судың бір карбоксилат тобын ығыстыруынан күрделі құрылымдарды қабылдайды. EDTA-ның темір(III) кешені жеті координациялық болады. EDTA-ны дамыту бойынша алғашқы жұмыстарды 1940 жылдары Герольд Шварценбах жүргізді. EDTA Mn(II), Cu(II), Fe(III), Pb(II) және Co(III) элементтерімен ерекше күшті кешендерді құрайды. EDTA кешендерінің бірнеше ерекшеліктері оның қолданылуына қатысты. Біріншіден, оның жоғары дентиттігіне байланысты, бұл лиганд металл катиондарына жоғары бейімділікке ие:

[Fe(H2O)6]3+ + H4EDTA ⇌ [Fe(EDTA)]− + 6 H2O + 4 H+ Keq = 1025.1

Осылай жазылған тепе-теңдік константасы металл иондарының EDTA-ға байланысу үшін протонмен бәсекелесетінін көрсетеді. Металл иондары EDTA-мен кеңінен қоршалғандықтан, олардың катализдік қасиеттері көбінесе жойылады. Соңында, EDTA4− кешендері аниондық болғандықтан, олар суда жоғары дәрежеде ериді. Осы себепті EDTA металл оксидтері мен карбонаттарының шөгінділерін ерітуге қабілетті. Бос EDTA-ның pKa мәндері 0, 1.5, 2, 2.66 (төрт карбоксил тобының депротондылуы) және 6.16, 10.24 (екі амино тобының депротондылуы) құрайды.

Абиоттық ыдырау

EDTA өте кеңінен қолданылатындықтан, оның тұрақты органикалық ластаушы зат болып табылатыны туралы сұрақтар туындады. EDTA түрлі өнеркәсіптік, фармацевтикалық және басқа да салаларда көптеген пайдалы функцияларды атқарса да, оның ұзақ сақталу мерзімі қоршаған орта үшін қауіпті мәселелер тудыруы мүмкін. EDTA-ның ыдырау процесі өте баяу. Ол көбінесе күн сәулесінің әсерінен абиотикалық түрде жүреді. Жер бетіндегі сулардан EDTA-ны жоюдың ең маңызды жолы – 400 нм-ден төмен толқын ұзындығындағы тікелей фотолиз. Жарық жағдайларына байланысты, жер бетіндегі судағы темір(III) EDTA-ның фотолиздің жартылай ыдырау мерзімі 11,3 минуттан 100 сағаттан астамға дейін өзгеруі мүмкін. FeEDTA ыдырайды, бірақ EDTA-ның өзі емес, нәтижесінде триацетат (ED3A), диацетат (EDDA) және моноацетат (EDMA) темір кешендері түзіледі. EDDA және EDMA-ның 92% 20 сағат ішінде биодеградацияланады, ал ED3A айтарлықтай жоғары тұрақтылық көрсетеді. Қоршаған ортада көп кездесетін EDTA түрлері (мысалы, Mg2+ және Ca2+) одан да тұрақтырақ болады.

Биологиялық ыдырау

Көптеген өнеркәсіптік сарсуды тазарту қондырғыларында микроорганизмдерді қолдану арқылы EDTA-ны шамамен 80%-ға дейін жоюға болады. Соның нәтижесінде ED3A және иминодиацетикалық қышқыл (IDA) пайда болады – бұл омыртқасы мен ацетилдік топтарына шабуыл жасалғанын көрсетеді. Кейбір микроорганизмдер тіпті EDTA-дан нитраттар түзетіні анықталды, бірақ олар pH 9.0–9.5 аралығындағы орташа сілтілік жағдайда ең жақсы жұмыс істейді. Кәріздік суды тазарту қондырғыларынан бөліп алынған бірнеше бактерия штаммдары EDTA-ны тиімді ыдыратады. Нақты штаммдарға Agrobacterium radiobacter ATCC 55002 және Pseudomonadota-ның BNC1, BNC2 және DSM 9103 штаммдары сияқты тармақтары кіреді. Бұл үш штаммның аэробты тыныс алудың ұқсас қасиеттері бар және олар грам-теріс бактерияларға жатады. Фотолизден өзгеше, ыдырау үшін келатталған түрлер темір(III)-қа ғана емес, басқа да металдарға байланысты болуы мүмкін. Керісінше, әр штамм бірнеше ферменттік жолдар арқылы әртүрлі металл-EDTA кешендерін ерекше тұтынады. Agrobacterium radiobacter тек Fe(III)-EDTA кешенін ғана ыдыратады. EDTA кешендері ыдырау үшін бөлшектенуді қажет етеді.

EDTA-ға балама

Экологиялық қауіпсіздікке деген қызығушылық EDTA сияқты аминополикарбоксилаттардың биодеградациялануы туралы алаңдаушылықтарды күшейтті. Бұл алаңдаушылықтар балама аминополикарбоксилаттарды зерттеуге түрткі болады.

Иминодисукцин қышқылы (IDS)

1998 жылдан бері коммерциялық түрде қолданылып келе жатқан иминодисукцинат қышқылы (ИДС) небәрі 7 күн ішінде шамамен 80% биологиялық түрде ыдырайды. ИДС кальциймен өте жақсы байланысады және басқа ауыр металл иондарымен тұрақты қосылыстар құрайды. Хелаттанудан кейін ИДС-тің уыттылығы төмендеумен қатар, ол Agrobacterium tumefaciens (BY6) бактериясымен ыдырайды, оны үлкен көлемде өндіруге болады. Бұл процеске қатысты ИДС эпимеразасы және C-N лиазасы атты ферменттерге қосарлы факторлар қажет емес.

Полиаспарт қышқылы

Полиаспарт қышқылы, IDS сияқты, кальций және басқа да ауыр металл иондарымен байланысады. Оның коррозияға қарсы ингибиторлар, сарқынды суға қосылатын заттар және ауыл шаруашылығы полимерлері сияқты көптеген практикалық қолданыстары бар. Полиаспарт қышқылы негізіндегі кір жуғыш өнім әлемдегі алғашқы EU гүл эколабелін алған кір жуғыш өнім болды. Полиаспарт қышқылының кальцийді байланыстыру қабілеті дәрілік заттармен жүктелген нанотасымалдаушыларды сүйекке бағыттау үшін қолданылды. Полиаспарт қышқылы негізіндегі гидрогельдерді дайындау, талшықтан бөлшекке дейінгі әртүрлі физикалық формаларда, келатталған иондарды ерітіндіден оңай бөліп алуға мүмкіндік береді. Сондықтан, EDTA-ға қарағанда нашар болғанына қарамастан, полиаспарт қышқылы осы ерекшеліктерімен қатар, биологиялық үйлесімділігі мен биодеградациялануының арқасында қолдануға лайықты балама ретінде қарастырылуы мүмкін.

S,S-этилендиамин-N,N′-дисукцин қышқылы (EDDS)

EDTA-ның құрылымдық изомері, этилендиамин N,N′ дисукцин қышқылы (EDDS) S,S түрінде жоғары жылдамдықпен ыдырайды.

Метилглициндеацетті қышқыл (MGDA)

Тринатрий дикарбоксиметил аланинат, сонымен қатар метилглицинедиацет қышқылы (MGDA) деп те аталады, 68%-дан жоғары биологиялық ыдырау деңгейіне ие, бірақ көптеген басқа хелаттаушы заттардан өзгеше, бейімделген бактериялардың көмегінсіз де ыдырай алады. Сонымен қатар, EDDS немесе IDS сияқты, MGDA жоғары температураға төтеп бере алады және тұрақтылығын жоғары деңгейде сақтай отырып, барлық pH диапазонында да тиімді. MGDA тиімді хелаттаушы агент екені көрсетілген, оның мобилизациялау қабілеті нитрилтриацет қышқылымен (NTA) шамалас, және ол өнеркәсіптік қолданысқа арналған суды және бүйрек тасы бар пациенттердің зәрінен кальций оксалатын шығару үшін қолданылады.

Анықтау және талдау әдістері

Биологиялық үлгілерде ЭДТА-ны анықтау және өлшеудің ең сезімтал әдісі – таңдалған реакцияны бақылау капиллярлық электрофорездік массалық спектрометрия (SRM CE/MS) болып табылады, оның адам плазмасындағы анықтау шегі 7,3 нг/мл, ал өлшеу шегі 15 нг/мл құрайды. Бұл әдіс 7–8 нл көлемдегі үлгілермен де жұмыс істей алады.

Танымал мәдениетте

"Блейд" (1998) фильмінде EDTA вампирлерді өлтіру үшін қару ретінде пайдаланылады, қандарымен жанасқанда жарылысқа ұшырайды.