Ioliomics är en forskningsinriktning som ägnas åt studiet av joner i vätskor eller vätskefaser, där den huvudsakliga uppmärksamheten ägnas åt de grundläggande egenskaperna hos joninteraktioner. [1] Denna vetenskapliga riktning formulerades först i publikationen av ryska vetenskapsmän dedikerade till joniska vätskor . [2] Namnet är en kombination av orden IOns (joner), LIquids (vätskor) och -OMICS (omics). Ioliomics behandlar det breda forskningsfältet om jonernas struktur, egenskaper och tillämpningar i olika biologiska och kemiska system. Begreppet ioliomics liknar andra komplexa vetenskapliga discipliner såsom genomik , proteomik , glykomik och petroleomik , som har "omics" i sina namn, vilket indikerar mängden och mångfalden av data. [3]
Karaktären av kemiska interaktioner och deras beskrivning är ett av kemins grundläggande problem. Begreppen kovalenta och joniska bindningar , som dök upp i början av 1900-talet, betonar de grundläggande skillnaderna mellan de elektroniska strukturerna för dessa interaktioner. Dessa strukturella skillnader leder i sin tur till signifikanta skillnader i beteendet hos kovalenta och joniska föreningar både i lösning och i den fasta fasen [4] . I den fasta fasen bildar joniska föreningar, såsom salter , vanligtvis kristallgitter ; i polära lösningsmedel dissocierar de till joner omgivna av solvatskal och bildar lösningar med hög jonledningsförmåga. [5] Till skillnad från kovalenta bindningar är joniska interaktioner mycket dynamiska, vilket gör att joniska föreningar kan "justeras" för att erhålla önskade egenskaper.
Joniska föreningar interagerar aktivt med lösningsmedlet , och dessa interaktioner kan ha en betydande effekt på kemiska och biokemiska processer som involverar joner . Även i fallet med de enklaste jonerna och lösningsmedlen kan närvaron av de förra leda till betydande strukturella omarrangemang av de senare. [6] Joniska reaktioner är involverade i många processer som påverkar både hela galaxer och enskilda levande celler . [7] [8] Till exempel i celler binder metalljoner till metalloproteiner och andra proteiner och reglerar deras aktivitet; [7] joner är involverade i kontrollen av neuronal aktivitet i sömn-vakna cykler; [9] Onormal aktivitet av jonkanaler leder till olika sjukdomar som Parkinsons och Alzheimers sjukdomar . [10] Därför, trots de svårigheter som är förknippade med studier av egenskaper och aktiviteter hos joner i olika kemiska och biologiska system, [1] är denna forskningsriktning en av de mest populära.
Av särskilt intresse är joniska medier ( joniska vätskor , smälta salter, flytande elektrolyter , etc.) - "flytande joner", vars egenskaper lätt kan "justeras" för olika tillämpningar. Ett särdrag hos sådana system är lösningsmedlets och det lösta ämnets självorganisering; därför används de ofta inom kemi , biokemi och farmaceutisk forskning. [1] [11] En av de viktigaste egenskaperna hos joniska medier är förmågan att "finjustera" deras egenskaper; till exempel är det möjligt att skapa en jonisk vätska som har praktiskt taget vilken uppsättning fysikalisk-kemiska eller biokemiska egenskaper som helst. [12] Studiet av joniska vätskor är ett aktivt utvecklande område; Hittills har omfattande information om deras fastigheter och verksamhet samlats. [1] [13] Konceptet har tillämpningar inom katalys , elektrokemi , analys, bränsleproduktion , biomassabearbetning , bioteknik , biokemi och läkemedel . [1] [12] [14] [15]