Иолиомика
Иолиомика (от сочетания ионов ) , и жидкостей ) — наука об ионах в жидкостях (или жидких фазах обусловленная принципиальными различиями ионных взаимодействий . [1] Иолиомика охватывает широкую область исследований, касающуюся структуры, свойств и применения ионов, участвующих в различных биологических и химических системах. Концепция этой исследовательской дисциплины связана с другими комплексными областями исследований, такими как геномика , протеомика , гликомика , петролемика и т. д., где суффикс -омика используется для описания полноты данных. [2]
Фундаментальный характер
[ редактировать ]Природа химических реакций и их описание — одна из фундаментальных проблем химии . представления о ковалентной и ионной Возникшие в начале 20 в. связи указывают на глубокие различия между их электронными структурами . Эти различия, в свою очередь, приводят к резко различному поведению ковалентных и ионных соединений как в растворе , так и в твердой фазе . [3] В твердой фазе ионные соединения, например соли , склонны к образованию кристаллических решеток ; в полярных растворителях они диссоциируют на ионы, окруженные сольватными оболочками, что придает раствору высокую ионную проводимость . [4] В отличие от ковалентных связей , ионные взаимодействия демонстрируют гибкое, динамическое поведение, что позволяет настраивать ионные соединения для получения желаемых свойств.
Важность
[ редактировать ]Ионные соединения сильно взаимодействуют со средой растворителя; поэтому их влияние на химические и биохимические процессы с участием ионов может быть значительным. Даже в случае простейших ионов и растворителей присутствие первых может привести к перегруппировке и перестройке вторых. [5] Установлено, что ионные реакции участвуют во многих явлениях в масштабах целых галактик или отдельных живых клеток . [6] [7] Например, в живых клетках ионы металлов связываются с металлоферментами и другими белками, модулируя тем самым их активность; [6] ионы участвуют в контроле функционирования нейронов во время циклов сон-бодрствование ; [8] аномальная активность ионных каналов приводит к развитию различных заболеваний, таких как Паркинсона и Альцгеймера , болезни [9] и т. д. Таким образом, несмотря на проблемы, связанные с изучением свойств и активности ионов в различных химических и биологических системах, [1] это направление исследований является одним из наиболее актуальных.
Иононосные жидкие среды
[ редактировать ]Особый интерес представляют жидкие среды с высоким содержанием ионов (такие как ионные жидкости , расплавленные соли , жидкие электролиты и т. д.), которые представляют собой «жидкие ионы» с превосходными настраиваемыми свойствами для различных применений. Системы известны своей способностью к явлениям самоорганизации растворитель-растворенный материал и часто используются в химии , биохимии и фармацевтических исследованиях. [1] [10] Одной из наиболее важных особенностей жидких сред, богатых ионами, является их огромный потенциал для точной настройки. Таким образом, можно создать ионную жидкость практически с любым сочетанием физико-химических или биохимических свойств. [11] Исследования в области «жидких ионов» — быстро развивающаяся научная область, и к настоящему времени накоплены многочисленные данные об их свойствах и активности. [1] [12] В настоящее время концепция находит применение в катализе , электрохимии , аналитике, топлива производстве биомассы , переработке , биотехнологии , биохимии и фармацевтике . [1] [11] [13] [14]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и Егорова, К.С.; Гордеев Е.Г.; Анаников, вице-президент (январь 2017 г.). «Биологическая активность ионных жидкостей и их применение в фармацевтике и медицине» . Химические обзоры . 117 (10): 7132–7189. doi : 10.1021/acs.chemrev.6b00562 . ПМИД 28125212 .
- ^ Кандпал, РП; Савиола, Б; Фелтон, Дж. (апрель 2009 г.). «Эра безграничной омики» . БиоТехники . 46 (5): 351–355. дои : 10.2144/000113137 . ПМИД 19480630 . Архивировано из оригинала 4 февраля 2017 года . Проверено 3 февраля 2017 г.
- ^ Льюис, Дж. Н. (апрель 1916 г.). «Атом и молекула» . Журнал Американского химического общества . 38 (4): 762–785. дои : 10.1021/ja02261a002 .
- ^ Аткинс, П; де Паула, Дж (2006). Физическая химия Аткинса (8-е изд.). Нью-Йорк: WH Фриман. ISBN 9780198700722 .
- ^ Манчинелли, Р; Ботти, А; Бруни, Ф; Риччи, Массачусетс; Сопер, АК (июнь 2007 г.). «Возмущение структуры воды из-за одновалентных ионов в растворе». Физическая химия Химическая физика . 9 (23): 2959–2967. дои : 10.1039/b701855j . ПМИД 17551619 .
- ^ Перейти обратно: а б Сигел, РК; Пайл, AM (декабрь 2006 г.). «Альтернативная роль ионов металлов в ферментативном катализе и значение для химии рибозимов» (PDF) . Химические обзоры . 107 (1): 97–113. дои : 10.1021/cr0502605 . ПМИД 17212472 .
- ^ Гепперт, В.Д.; Ларссон, М. (декабрь 2013 г.). «Экспериментальные исследования астрофизически важных ионных реакций». Химические обзоры . 113 (12): 8872–8905. дои : 10.1021/cr400258m . ПМИД 24219419 .
- ^ Дин, Ф; О'Доннелл, Дж; Сюй, Кью; Канг, Н; Гольдман, Н.; Недергаард, М. (апрель 2016 г.). «Изменения в составе интерстициальных ионов мозга контролируют цикл сна-бодрствования» . Наука . 352 (6285): 550–555. дои : 10.1126/science.aad4821 . ПМЦ 5441687 . ПМИД 27126038 .
- ^ Зайдман, Массачусетс; Сильва-младший; Куи, Дж (ноябрь 2012 г.). «Заболевания, связанные с ионными каналами: обзор молекулярных механизмов» . Химические обзоры . 112 (12): 6319–6333. дои : 10.1021/cr300360k . ПМЦ 3586387 . ПМИД 23151230 .
- ^ Хейс, Р; Уорр, Г.Г.; Аткин, Р. (июль 2015 г.). «Структура и наноструктура в ионных жидкостях» . Химические обзоры . 115 (13): 6357–6426. дои : 10.1021/cr500411q . ПМИД 26028184 .
- ^ Перейти обратно: а б Холбри, доктор медицинских наук; Седдон, КР (декабрь 1999 г.). «Ионные жидкости». Чистые продукты и процессы . 1 (4): 223–236. дои : 10.1007/s100980050036 .
- ^ Детлефс, М; Фанселоу, М; Седдон, КР (январь 2016 г.). «Ионные жидкости: вид с горы Невероятности». РСК Прогресс . 6 (6): 4280–4288. дои : 10.1039/c5ra05829e .
- ^ ван Рантвейк, Ф; Шелдон, РА (июнь 2007 г.). «Биокатализ в ионных жидкостях». Химические обзоры . 107 (6): 2757–2785. дои : 10.1021/cr050946x . ПМИД 17564484 .
- ^ Егорова, К.С.; Анаников, вице-президент (январь 2014 г.). «Токсичность ионных жидкостей: эко(цито)активность как сложный, но неизбежный параметр для оптимизации конкретной задачи». ChemSusChem . 2 (3): 336–360. дои : 10.1002/cssc.201300459 . ПМИД 24399804 .