Chelácia

Mnohé biomolekuly majú schopnosť rozpúšťať kovové katióny, preto sú bielkoviny, polysacharidy a polynukleové kyseliny výbornými viacväzbovými ligandmi pre mnoho kovových katiónov. Takisto ju môžeme pozorovať pri metaloproteínoch, ktoré takmer vždy obsahujú chelatovaný kov, zväčša na peptid alebo ich kofaktor. Jedná sa napríklad o porfín v hemoglobíne a chlorofyle. Mnohé vodné mikroorganizmy produkujú zlúčeniny, ktoré im slúžia na cheláciu železa. Takéto zlúčeniny sa nazývajú siderofóry. Vytvárajú ich napríklad baktérie pseudomonas, vylučujú pyoverdín a baktérie E. coli látku enterobaktín.

Predpokladá sa, že chemické zvetrávanie zapríčiňujú práve organické chelátotvorné látky, ako napríklad peptidy a cukry, ktoré viažu kovové ióny z minerálov a hornín.[2] Cheláty sú v prírode takisto podstatné pre pohyb kovov v pôde a ich pre využitie rastlinami a mikroorganizmami.

V 60.-tych rokoch sa začal výskum ohľadom podávania krmiva vo forme chelátu za predpokladu, že by takáto neutrálna molekula chránila daný minerál pri trávení pred zlučovaním sa s nerozpustnými soľami. Výskum sa vykonával na aminokyselinách keďže dokážu efektívne tvoriť väzbu s kovmi. Výskum preukázal, že aminokyselinové cheláty dokážu zvýšiť vstrebávanie podávaných minerálnych látok do tela. Takisto v tejto dobe prebiehal výskum s rôznymi syntetickými chelačnými činidlami, ako napríklad kyselinou etyléndiamíntetraoctovou (EDTA). Tie fungovali na tom istom princípe chelácie, ale neboli však vhodné ako výživové doplnky, pretože tento ligand je až príliš stabilný. Po tom ako telo absorbovalo minerál z chelátu, nedokázalo ligand spracovať a preto ho muselo vylúčiť. Počas vylučovania EDTA ligand náhodne chelatoval nejaký iný minerál z tela.
Od počiatočného výskumu tohto využitia pre cheláty prebehlo mnoho ďalších štúdií a cheláty sa dnes používajú aj do výživových doplnkov na doplnenie minerálov pre ľudí.[3]

Chelácia sa využíva ako protilátka proti otrave ortuťou, olovom, arzénom... Chelačné činidlá premieňajú tieto jedovaté kovy na biochemicky neškodnú formu, ktorú je telo schopné vylúčiť.

Cheláty gadolínia sa často používajú ako kontrastné látky pri MR vyšetreniach, aj keď bolo takisto pre tento účel skúmané použitie chelátov železa a mangánu.[4][5]

Homogéne katalyzátory sú poväčšine cheláty. Bežný ligand používaný na výrobu chelátov je zlúčenina BINAP. Chelátové komplexy tejto zlúčeniny s ródiom sa využívajú napríklad pri výrobe syntetického mentolu.

Cheláty sa takisto používajú ako zložky hnojív na dodanie rôznych stopových prvkov, ako napríklad železo, meď, mangán, zinok. Tieto stopové prvky sú podstatné pre zdravie rastlín, mnohé hnojíva však obsahujú fosforečnany, ktoré by bez chelačného činidla premenili tieto kovové ióny na nerozpustné látky, ktoré pre rastliny nemajú žiadnu výživovú hodnotu. Zväčša sa na udržanie týchto kovových iónov v rozpustnej forme chelátu používa chelačné činidlo EDTA.[6]