Você sabia que o vanádio é usado em catalisadores e fármacos antidiabéticos?
Ana Maria da Costa Ferreira*
O vanádio é um elemento abundante na Natureza (ocupa o 20º lugar entre os elementos mais comuns), encontrado como impureza em minérios de chumbo ou ferro. São conhecidos cerca de 65 minerais de vanádio, como carnotita (uranovanadato de potássio e sódio, K2(UO2)2(VO4)2.3H2O), roscoelita (silicato básico de potássio, vanádio, alumínio e magnésio) ou vanadinita (clorovanadato de chumbo, Pb5(VO4)3Cl). Também já foi detectado em meteoritos. Na forma metálica é branco, brilhante, dúctil, maleável e resistente à corrosão [1].
Em 1801, foi descoberto por um professor da Universidade do México, André Manuel del Rio, em um minério de chumbo, na localidade de Zimapan, no México, denominando-o eritrônio (erythronium). Porém, ele posteriormente não confirmou sua descoberta. Em 1830, foi redescoberto pelos químicos suecos Nils Gabriel Sefström e Jöns Jacob Berzelius, num minério de ferro na região de Taberg, Suécia. Eles denominaram o novo elemento "vanádio", em associação à deusa nórdica da beleza Vanadis. Finalmente, em 1831, Friedrich Wöhler, um químico alemão, aluno de Berzelius e descobridor de vários elementos, identificou o vanádio como o elemento eritrônio descrito por del Rio anteriormente e o mineral de chumbo, agora conhecido como vanadinita [1].
Compostos de vanádio são valiosos para aplicações industriais, como: ligas ferro-vanádio resistentes a corrosão e utilizadas em ferramentas; catalisadores para fabricação de ácido sulfúrico (produto químico mais produzido no mundo em quantidade); catalisadores automotivos, para evitar a liberação para a atmosfera de óxidos de nitrogênio, formados durante a combustão de combustíveis; na coloração de cerâmicas e de materiais têxteis [2]. Por esta razão, o vanádio também comparece no meio ambiente como poluente, sendo absorvido em alimentos, águas ou em partículas de poeira no ar. Segundo dados da CETESB, a concentração de vanádio no ar atmosférico está entre 0,001 e 3 ng/m3 em áreas remotas e de 7 a 200 ng/m3 em áreas urbanas. Porém, pode chegar a 10 a 70 ng/m3 em áreas industriais [3]. Na água do mar, o vanádio aparece como íons H2VO4-, sendo o segundo elemento de transição em abundância.
Embora não essencial para seres humanos, o vanádio constitui um cofator fundamental para proteínas como haloperoxidases, responsáveis pela oxidação de haletos (Cl, Br, I) em organismos marinhos, ou nitrogenases, presentes em bactérias e que participam da redução de nitrogênio do ar a amônia [4]. As reações promovidas por essas proteínas, que contém vanádio em seu sítio ativo, ocorrem em cadeia e são bastante complexas, envolvendo transferências de elétrons. O vanádio caracteriza-se por apresentar diversos estados de oxidação, de 2+ a 5+, sendo os mais estáveis (4+) e (5+) em meio neutro (pH=7), como os íons vanadila (VO2+) e metavanadato (VO3-), respectivamente.
Compostos de vanádio começaram a ser particularmente muito estudados a partir dos anos 1980, quando o íon vanadato foi descrito como antagonista de íon fosfato, atuando como bom inibidor de proteínas fosfatases, responsáveis pela desfosforilação de outras proteínas [5]. Vanadatos podem substituir fosfatos no meio biológico devido a sua similaridade estrutural (VO43- versus PO43-) e em suas propriedades físico-químicas. Desde então compostos de vanádio têm sido descritos como potenciais agentes farmacológicos devido a suas várias bioatividades observadas: ação antidiabética [6], antitumoral [7], antiparasita [8] e, mais recentemente, cardio e neuroprotetora.
Testes clínicos com fármacos baseados em vanádio (maltonato, glicinato ou acetilacetonato de vanadila) como agentes antidiabéticos foram realizados nos Estados Unidos, devido ao fato de apresentarem efeito mimético da insulina, isto é, diminuindo a concentração de açúcares no sangue [9]. Porém, estes testes tiveram que ser interrompidos devido à baixa estabilidade dos compostos de vanádio no trato gastrointestinal. Formam-se várias espécies de vanádio, cuja atividade biológica não é bem conhecida e vários pacientes apresentaram problemas renais. Embora a entidade European Food Safe Authority (EFSA) também tenha veementemente desaconselhado sua ingestão em alimentos ou suplementos, ainda hoje compostos de vanádio são oferecidos como suplementos nutricionais [10].
*Docente do Instituto de Química da USP.
Referências
[1] a) N.N. Greenwood, A. Earnshaw. Chemistry of the elements. Pergamon Press, Oxford, 1984, cap. 22, Vanadium, Niobium, and Tantalum, p. 976–1001; b) E.M.A. Peixoto, Vanádio. Química Nova na Escola 2006, 24.
[2] D. Rehder. Implications of vanadium in technical applications and pharmaceutical issues. Inorg. Chim. Acta 2017, 455, 378–389.
[3] a) Disponível em: <https://cetesb.sp.gov.br/laboratorios/wp-content/uploads/sites/24/2013/11/Vanadio.pdf>. Acessado em: 19 jul. 2019; b) National Research Council 1974. Vanadium. Washington, DC: The National Academies Press. Disponível em: <https://www.nap.edu/catalog/20108/vanadium>. Acessado em: 19 jul. 2019.
[4] a) D. Rehder. Structure and function of vanadium compounds in living organisms. Biometals 1992, 5, 3–12; b) D. Rehder. The coordination chemistry of vanadium as related to its biological functions. Coord. Chem. Rev. 1999, 182, 297-322.
[5] J.B. Vincent, M.W. Crowder, B.A. Averill. Hydrolysis of phosphate monoesters: a biological problem with multiple chemical solutions. Trends Biochem. Sci. 1992, 17, 105–110.
[6] a) J. Costa Pessoa, S. Etcheverry, D. Gambino. Vanadium compounds in medicine. Coord. Chem. Rev. 2015, 301–302,24–48; b) A. Levina, P.A. Lay. Metal-based anti-diabetic drugs: advances and challenges. Dalton Trans. 2011, 40, 11675-11686.
[7] E. Kioseoglou, S. Petanidis, C. Gabriel, A. Salifoglou. The chemistry and biology of vanadium compounds in cancer therapeutics. Coord. Chem. Rev. 2015, 301–302, 87–105.
[8] D. Gambino. Potentiality of vanadium compounds as anti-parasitic agents. Coord. Chem. Rev. 2011, 255, 2193–2203.
[9] K.H. Thompson, J. Lichter, C. LeBel, M.C. Scaife, J.H. McNeill, C. Orvig. Vanadium treatment of type 2 diabetes: A view to the future. J. Inorg. Biochem. 2009, 103, 554–558.
[10] Disponível em: <https://www.nutraingredients.com/Article/2008/02/28/Vanadium-deemed-unsafe-in-Europe#>. Acessado em: 19 jul. 2019.
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