Ioliomika je výzkumný směr věnovaný studiu iontů v kapalinách nebo kapalných fázích, kde je hlavní pozornost věnována základním rysům iontových interakcí. [1] Tento vědecký směr byl poprvé formulován v publikaci ruských vědců věnované iontovým kapalinám . [2] Název je kombinací slov IONs (ionty), LIquids (kapaliny) a -OMICS (omics). Ioliomika se zabývá širokou oblastí výzkumu struktury, vlastností a aplikací iontů v různých biologických a chemických systémech. Pojetí ioliomiky je podobné jako u jiných komplexních vědeckých disciplín, jako je genomika .proteomics , glycomics a petroleomics , které mají v názvu „omics“, což naznačuje rozsáhlost a všestrannost dat. [3]
Povaha chemických interakcí a jejich popis je jedním ze základních problémů chemie. Koncepty kovalentních a iontových vazeb , které se objevily na počátku 20. století, zdůrazňují zásadní rozdíly mezi elektronickými strukturami těchto interakcí. Tyto strukturní rozdíly zase vedou k významným rozdílům v chování kovalentních a iontových sloučenin jak v roztoku, tak v pevné fázi [4] . V pevné fázi iontové sloučeniny, jako jsou soli , obvykle tvoří krystalové mřížky ; v polárních rozpouštědlech se disociují na ionty obklopené solvátovými obaly a vytvářejí roztoky s vysokou iontovou vodivostí. [5] Na rozdíl od kovalentních vazeb jsou iontové interakce vysoce dynamické, což umožňuje „vyladění“ iontových sloučenin za účelem získání požadovaných vlastností.
Iontové sloučeniny aktivně interagují s rozpouštědlem a tyto interakce mohou mít významný vliv na chemické a biochemické procesy zahrnující ionty . I v případě nejjednodušších iontů a rozpouštědel může přítomnost iontů a rozpouštědel vést k významným strukturním přeskupením posledně jmenovaných. [6] Iontové reakce se účastní mnoha procesů ovlivňujících jak celé galaxie , tak jednotlivé živé buňky . [7] [8] Například v buňkách se kovové ionty vážou na metaloproteiny a další proteiny a regulují jejich aktivitu; [7] ionty se podílejí na řízení neuronální aktivity v cyklech spánek-bdění; [9] Abnormální aktivita iontových kanálů vede k různým onemocněním, jako je Parkinsonova a Alzheimerova choroba . [10] Proto i přes obtíže spojené se studiem vlastností a aktivit iontů v různých chemických a biologických systémech [1] patří tento výzkumný směr k nejoblíbenějším.
Zvláště zajímavá jsou iontová média ( iontové kapaliny , roztavené soli, kapalné elektrolyty atd.) - "kapalné ionty", jejichž vlastnosti lze snadno "vyladit" pro různé aplikace. Charakteristickým rysem takových systémů je samoorganizace rozpouštědla a rozpuštěné látky; proto se často používají v chemii , biochemii a farmaceutickém výzkumu. [1] [11] Jednou z nejdůležitějších vlastností iontových médií je schopnost „jemně dolaďovat“ jejich vlastnosti; například je možné vytvořit iontovou kapalinu , která má prakticky jakýkoli soubor fyzikálně-chemických nebo biochemických vlastností. [12] Studium iontových kapalin je aktivně se rozvíjející obor; K dnešnímu dni byly nashromážděny rozsáhlé informace o jejich vlastnostech a aktivitách. [1] [13] Koncept má aplikace v katalýze , elektrochemii , analytice, výrobě paliva , zpracování biomasy , biotechnologii , biochemii a farmacii . [1] [12] [14] [15]