Az ioliomika egy olyan kutatási irány, amely a folyadékokban vagy folyékony fázisokban lévő ionok vizsgálatára irányul , és ahol a fő figyelem az ionos kölcsönhatások alapvető jellemzőire irányul. [1] Ezt a tudományos irányt először orosz tudósok ionos folyadékokkal foglalkozó kiadványában fogalmazták meg . [2] A név az IONs (ionok), Liquids (folyadékok) és -OMICS (omics) szavak kombinációja. Az ioliomika az ionok szerkezetének, tulajdonságainak és különféle biológiai és kémiai rendszerekben való alkalmazásának széles területével foglalkozik. Az ioliomika fogalma hasonló más összetett tudományos tudományágakhoz, mint például a genomika , a proteomika , a glikomika és a petroleomika , amelyek nevükben az "omika" kifejezés szerepel, jelezve az adatok hatalmasságát és sokféleségét. [3]
A kémiai kölcsönhatások természete és leírása a kémia egyik alapvető problémája. A 20. század elején megjelent kovalens és ionos kötések fogalmai hangsúlyozzák ezen kölcsönhatások elektronszerkezete közötti alapvető különbségeket. Ezek a szerkezeti különbségek viszont jelentős eltérésekhez vezetnek a kovalens és ionos vegyületek viselkedésében mind oldatban , mind szilárd fázisban [4] . A szilárd fázisban az ionos vegyületek, például a sók általában kristályrácsokat képeznek ; poláris oldószerekben szolváthéjakkal körülvett ionokká disszociálnak , és nagy ionvezetőképességű oldatokat képeznek. [5] A kovalens kötésekkel ellentétben az ionos kölcsönhatások nagyon dinamikusak, lehetővé téve az ionos vegyületek „behangolását” a kívánt tulajdonságok elérése érdekében.
Az ionos vegyületek aktív kölcsönhatásba lépnek az oldószerrel , és ezek a kölcsönhatások jelentős hatással lehetnek az ionok részvételével zajló kémiai és biokémiai folyamatokra . Az előbbi jelenléte még a legegyszerűbb ionok és oldószerek esetében is jelentős szerkezeti átrendeződéshez vezethet az utóbbiaknál. [6] Az ionos reakciók számos folyamatban vesznek részt, amelyek mind a teljes galaxisokat , mind az egyes élő sejteket érintik . [7] [8] Például a sejtekben a fémionok metalloproteinekhez és más fehérjékhez kötődnek , és szabályozzák azok aktivitását; [7] az ionok részt vesznek a neuronális aktivitás szabályozásában az alvás-ébrenlét ciklusokban; [9] Az ioncsatornák abnormális aktivitása különféle betegségekhez, például Parkinson-kórhoz és Alzheimer- kórhoz vezet . [10] Ezért a különböző kémiai és biológiai rendszerekben az ionok tulajdonságainak és aktivitásának vizsgálatával járó nehézségek ellenére [1] ez a kutatási irány az egyik legnépszerűbb.
Különösen érdekesek az ionos közegek ( ionos folyadékok , olvadt sók, folyékony elektrolitok stb.) - "folyékony ionok", amelyek tulajdonságai könnyen "hangolhatók" különféle alkalmazásokhoz. Az ilyen rendszerek megkülönböztető jellemzője az oldószer és az oldott anyag önszerveződése ; ezért gyakran alkalmazzák őket a kémiában , a biokémiában és a gyógyszerkutatásban. [1] [11] Az ionos közegek egyik legfontosabb jellemzője a tulajdonságaik "finomhangolásának" képessége; például lehetséges olyan ionos folyadékot létrehozni , amely gyakorlatilag bármilyen fizikai-kémiai vagy biokémiai tulajdonsággal rendelkezik. [12] Az ionos folyadékok tanulmányozása aktívan fejlődő terület; A mai napig kiterjedt információ gyűlt össze ingatlanjaikról és tevékenységeikről. [1] [13] A koncepciót a katalízisben , az elektrokémiában , az analitikában, az üzemanyag -előállításban, a biomassza - feldolgozásban , a biotechnológiában , a biokémiában és a gyógyszeriparban alkalmazzák . [1] [12] [14] [15]