エチレンジアミン四酢酸

EDTAは主に水溶液中の金属イオンを捕捉（結合または閉じ込める）するために使用されます。繊維産業では、金属イオン不純物が染色製品の色を変化させるのを防ぎます。パルプ・製紙産業では、EDTAは金属イオン、特にMn2 ⁺が過酸化水素の不均化反応を触媒する能力を阻害します。過酸化水素は塩素フリー漂白に使用されます。

同様に、 EDTAは金属イオンによって触媒される触媒酸化脱色を防ぐために、保存料または安定剤として一部の食品に添加されます。 ^{[ 5 ]}

洗濯用途における水の硬度低下とボイラーにおけるスケールの溶解は、いずれもEDTAおよび関連する錯化剤がCa2 ⁺、Mg2 ⁺、およびその他の金属イオンに結合することに依存している。EDTAに結合すると、これらの金属錯体は沈殿物を形成したり、石鹸や洗剤の作用を妨げたりする可能性が低くなる。同様の理由で、洗浄液にはEDTAが含まれていることが多い。同様に、EDTAはセメント産業において、セメントおよびクリンカー中の遊離石灰および遊離マグネシアの測定に使用されている。^{[ 6 ]}

EDTA を使用すると、中性付近の pH またはそれ以下のpHでFe ³⁺イオンを溶媒和することができます。この特性は、水耕栽培を含む農業で役立ちます。ただし、配位子形成の pH 依存性を考慮すると、EDTA は中性以上の土壌での鉄の溶解度を向上させるのに役立ちません。^{[ 7 ]}それ以外の場合、中性付近の pH およびそれ以上の pH では、鉄(III) は不溶性の塩を形成し、感受性の高い植物種にとって生物学的利用能が低くなります。

EDTAは、イオン交換クロマトグラフィーによるランタニド金属の分離に使用されました。 1954年にF. H. Speddingらが完成させたこの方法は、ランタニドEDTA錯体の安定度定数が原子番号とともに着実に増加するという性質に基づいています。^{[ 8 ]}スルホン化ポリスチレンビーズと保持イオンとしてCu2 ⁺を使用すると、EDTAはランタニドを樹脂カラムの下方へ移動させ、純粋なランタニドのバンドに分離します。ランタニドは原子番号の減少順に溶出します。この方法は向流溶媒抽出に比べてコストがかかるため、現在ではイオン交換はランタニドの最高純度（通常99.99%以上）を得る場合にのみ使用されています。 

EDTA誘導体であるエデト酸カルシウムナトリウムは、水銀中毒や鉛中毒の治療など、キレート療法において金属イオンを結合するために使用されます。^{[ 9 ]}同様の方法で、体内の過剰な鉄を除去するためにも使用されます。この療法は、サラセミアの治療に適用されるような、繰り返しの輸血の合併症を治療するために使用されます。

代替医療従事者の中には、EDTAが抗酸化物質として働き、フリーラジカルが血管壁を損傷するのを防ぎ、それによって動脈硬化を軽減すると考える人もいます。^{[ 14 ]}これらの考えは科学的研究によって裏付けられておらず、現在受け入れられているいくつかの原則と矛盾しているようです。^{[ 15 ]}米国FDAは、動脈硬化の治療薬としてEDTAを承認していません。^{[ 16 ]}

シャンプー、洗剤、その他のパーソナルケア製品では、EDTA塩は空気中での安定性を向上させるためのキレート剤として使用されています。^{[ 17 ]}

実験室では、EDTA は金属イオンの除去に広く使用されています。生化学および分子生物学では、イオン除去は、金属依存性酵素の反応性の測定またはDNA、タンパク質、多糖類への損傷の抑制として、これらの酵素を不活性化するために一般的に使用されています。^{[ 18 ]} EDTA はまた、金属イオンキレート化とは無関係に、 dNTP 加水分解酵素 ( Taq ポリメラーゼ、dUTPase、MutT) ^{[ 19 ]} 、肝臓アルギナーゼ^{[ 20 ]}、および西洋ワサビペルオキシダーゼ^{[ 21 ]}に対する選択的阻害剤としても作用します。これらの知見は、酵素実験における生化学的に不活性な金属イオン除去剤としての EDTA の利用を再考するよう促しています。分析化学では、EDTA は錯滴定および水の硬度の分析、または分析を妨害する金属イオンを隔離するマスキング剤として使用されます。

EDTAは、動物の角膜潰瘍の悪化を防ぐ抗コラゲナーゼとして獣医眼科で使用されるなど、生物医学研究室で多くの特殊な用途に用いられています。組織培養では、EDTAはキレート剤としてカルシウムに結合し、細胞間のカドヘリンの結合を阻害することで、液体懸濁液中で培養された細胞の凝集を防いだり、継代培養のために付着細胞を剥離させたりします。組織病理学では、EDTAは脱灰剤として使用でき、組織サンプルを脱灰した後、ミクロトームで切片を作製することが可能になります。

EDTAは、さまざまなメタロペプチダーゼを阻害することも知られており、その阻害方法は、触媒活性に必要な金属イオンのキレート化によって起こります。 ^{[ 22 ]} EDTAは、堆積物中の重金属の生物学的利用能を検査するためにも使用できます。ただし、EDTAは溶液中の金属の生物学的利用能に影響を与える可能性があり、特にその広範な使用と応用を考えると、環境への影響に関して懸念が生じる可能性があります。

^{[Fe(EDTA)] −}の酸化特性は、写真において銀粒子を溶解するために利用される。^{[ 4 ]}

EDTAは、原子炉の燃料棒からクラッド（腐食した金属）を除去するためにも使用されます。^{[ 23 ]}

EDTAは非常に広く使用されているため、残留性有機汚染物質であるかどうかという疑問が提起されている。EDTAはさまざまな産業、医薬品、その他の分野で多くの有益な機能を果たしているが、EDTAの長期残留性は環境において深刻な問題を引き起こす可能性がある。EDTAの分解は遅い。それは主に日光の存在下で非生物的に起こる。 ^{[ 33 ]}

地表水から EDTA を除去するための最も重要なプロセスは、波長 400 nm未満の直接光分解です。 ^{[ 34 ]}光条件によって、地表水中の鉄(III) EDTA の光分解半減期は、最短で 11.3 分から最長で 100 時間以上まで変化します。^{[ 35 ]} FeEDTA の分解は、EDTA 自体ではなく、三酢酸 (ED3A)、二酢酸 (EDDA)、一酢酸 (EDMA) の鉄錯体を生成します。EDDA と EDMA の 92% は 20 時間で生分解されますが、ED3A ははるかに高い耐性を示します。環境中に豊富に存在する多くの EDTA 種 ( Mg ²⁺やCa ²⁺など) は、より持続性があります。 

工業廃水処理プラントでは、EDTA は微生物によって約 80% 分解される。^{[ 36 ]}結果として生じる副産物はエチレンジアミン三酢酸とイミノ二酢酸(IDA) であり、これは骨格とアセチル基の両方が攻撃されたことを示唆している。EDTA から硝酸塩を生成する微生物も発見されているが、それらは pH 9.0～9.5 の弱アルカリ性条件下で最適に機能する。^{[ 37 ]}

下水処理場から分離されたいくつかの細菌株は、EDTAを効率的に分解します。具体的な株としては、Agrobacterium radiobacter ATCC 55002 ^{[ 38 ]}や、 PseudomonadotaのサブブランチであるBNC1、BNC2 ^{[ 39 ]} 、および株 DSM 9103 ^{[ 40 ]}などがあります。これら 3 つの株は、好気呼吸の類似した特性を共有しており、グラム陰性細菌に分類されます。光分解とは異なり、キレート化された種は、分解されるために鉄 (III) に限定されません。むしろ、各株は、いくつかの酵素経路を介して、さまざまな金属 - EDTA 錯体を独自に消費します。Agrobacterium radiobacter は Fe(III) EDTA のみを分解しますが^{[ 39 ]}、BNC1 と DSM 9103 は鉄 (III) EDTA を分解できず、カルシウム、バリウム、マグネシウム、マンガン (II)錯体により適しています。^{[ 41 ]} EDTA複合体は分解前に解離する必要がある。

1998年から商業的に使用されているイミノジコハク酸（IDS）は、わずか7日で約80%生分解されます。IDSはカルシウムと非常によく結合し、他の重金属イオンと安定な化合物を形成します。キレート化後の毒性が低いことに加えて、IDSは大規模に収穫できるアグロバクテリウム・ツメファシエンス（BY6）によって分解されます。関与する酵素であるIDSエピメラーゼとC-Nリアーゼは、補因子を必要としません。^{[ 43 ]}

ポリアスパラギン酸は、IDSと同様に、カルシウムイオンや他の重金属イオンと結合します。腐食抑制剤、廃水添加剤、農業用ポリマーなど、多くの実用的な用途があります。ポリアスパラギン酸をベースとした洗濯洗剤は、世界で初めてEUフラワーエコラベルを取得した洗濯洗剤です。^{[ 44 ]}ポリアスパラギン酸のカルシウム結合能力は、薬物を搭載したナノキャリアを骨に標的化するために利用されています。^{[ 45 ]}繊維から粒子までさまざまな物理的形態のポリアスパラギン酸をベースとしたヒドロゲルの調製は、溶液からキレートイオンを容易に分離できる可能性があります。^{[ 46 ]}したがって、EDTAよりも弱いにもかかわらず、ポリアスパラギン酸は、これらの特性と生体適合性および生分解性により、依然として実行可能な代替品とみなすことができます。^{[ 47 ]}

EDTAの構造異性体であるエチレンジアミン-N , N′-ジコハク酸（EDDS）は、 S , S型では容易に高い速度で生分解される。^{[ 48 ]}

メチルグリシン二酢酸（MGDA）としても知られるジカルボキシメチルアラニン酸三ナトリウムは、68%を超える高い生分解率を示しますが、他の多くのキレート剤とは異なり、適応した細菌の助けなしに分解することができます。さらに、EDDSやIDSとは異なり、MGDAは高温に耐え、高い安定性を維持し、pH範囲全体にわたって安定しています。MGDAは、ニトリロ三酢酸（NTA）と同等の可動性を持つ効果的なキレート剤であることが示されており、工業用水や腎結石患者の尿からシュウ酸カルシウムを除去するために使用されています。^{[ 49 ]}