Η πενικιλλαμίνη (penicillamine) είναι ένας χηλικός παράγοντας που συνιστάται για την απομάκρυνση της περίσσειας του χαλκού σε ασθενείς με νόσο του Wilson. Από μελέτες in vitro φαίνεται ότι ένα άτομο χαλκού συνδέεται με δύο μόρια πενικιλλαμίνης. Η πενικιλλαμίνη μειώνει επίσης την υπερβολική έκκριση κυστίνης σε κυστινουρία. Αυτό επιτυγχάεται, τουλάχιστον εν μέρει, με ανταλλαγή του δισουλφιδίου μεταξύ πενικιλλαμίνης και κυστίνης, με αποτέλεσμα το σχηματισμό δισουλφιδίου πενικιλλαμίνης-κυστεΐνης, μια ουσία που είναι πολύ πιο διαλυτό από την κυστίνη και απεκκρίνεται εύκολα. Επίσης η πενικιλλαμίνη παρεμβαίνει στον σχηματισμό διασταυρούμενων δεσμών μεταξύ των μορίων τροποκολλαγόνου και τους διασπά μόις πρωτοσχηματίζονται. Ο μηχανισμός δράσης της πενικιλλαμίνης στη ρευματοειδή αρθρίτιδα είναι άγνωστος, αν και φαίνεται ότι καταστέλλει την δραστηριότητα της νόσου.