ไอโอลิโอมิกส์
ไอโอ ลิ โอ มิกส์ (มาจากการผสมคำระหว่างionsและ liquids ) คือการศึกษาไอออนในของเหลว (หรือเฟส ของเหลว ) และกำหนดด้วยความแตกต่างพื้นฐานของปฏิสัมพันธ์ของไอออน [ 1 ] ไอโอลิโอมิกส์ครอบคลุมพื้นที่การวิจัยที่กว้างขวางเกี่ยวกับโครงสร้าง คุณสมบัติ และการประยุกต์ใช้ของไอออนที่เกี่ยวข้องในระบบชีวภาพและเคมีต่างๆ แนวคิดของสาขาวิชาการวิจัยนี้เกี่ยวข้องกับสาขาการวิจัยที่ครอบคลุมอื่นๆ เช่นจีโนมิ ก ส์โปรตีโอมิกส์ไกลโคมิกส์ ปิโตรลีโอมิกส์เป็นต้น ซึ่งคำต่อท้าย-omicsใช้เพื่ออธิบายความครอบคลุมของข้อมูล[ 2 ]
ธรรมชาติพื้นฐาน
ธรรมชาติของปฏิกิริยาเคมีและการอธิบายปฏิกิริยาเหล่านั้นเป็นหนึ่งในปัญหาพื้นฐานที่สุดในวิชาเคมีแนวคิดของ พันธะ โคเวเลนต์และ พันธะ ไอออนิกซึ่งเกิดขึ้นในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ระบุถึงความแตกต่างอย่างลึกซึ้งระหว่างโครงสร้างอิเล็กตรอน ของพันธะเหล่านี้ ความแตกต่างเหล่านี้ส่งผลให้สารประกอบโคเวเลนต์และ ไอออนิกมีพฤติกรรมที่แตกต่างกันอย่างมาก ทั้งในสารละลายและในสถานะของแข็ง[ 3 ] ในสถานะของแข็ง สารประกอบไอออนิก เช่นเกลือมีแนวโน้มที่จะเกิดเป็นโครง ผลึก ในตัวทำละลาย ที่มี ขั้ว สารประกอบไอออนิก จะแตกตัวเป็นไอออนที่ล้อมรอบด้วยเปลือกโซลเวต ทำให้สารละลายมีคุณสมบัติการนำ ไฟฟ้าแบบไอออนิ ก สูง [ 4 ] ในทางตรงกันข้ามกับพันธะโคเวเลนต์ปฏิสัมพันธ์ของไอออนิกแสดงให้เห็นถึงพฤติกรรมที่ยืดหยุ่นและไดนามิก ซึ่งช่วยให้สามารถปรับแต่งสารประกอบไอออนิกเพื่อให้ได้คุณสมบัติที่ต้องการ
ความสำคัญ
สารประกอบไอออนิกมีปฏิสัมพันธ์อย่างรุนแรงกับตัวทำละลาย ดังนั้น ผลกระทบต่อกระบวนการทางเคมีและชีวเคมีที่เกี่ยวข้องกับไอออนจึงมีความสำคัญ แม้แต่ในกรณีของไอออนและตัวทำละลาย ที่ง่ายที่สุด การมีอยู่ของไอออนก็สามารถนำไปสู่การจัดเรียงใหม่และการปรับโครงสร้างของตัวทำละลายได้[ 5 ] เป็นที่ทราบกันดีว่าปฏิกิริยาไอออนิกเกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์มากมายในระดับกาแล็กซี ทั้งหมด หรือเซลล์ สิ่งมีชีวิตเพียง เซลล์ เดียว [ 6 ] [ 7 ]ตัวอย่างเช่น ในเซลล์ สิ่งมีชีวิต ไอออนโลหะจะจับกับเมทัลโลเอนไซม์และโปรตีน อื่นๆ จึงปรับเปลี่ยนกิจกรรมของพวกมัน[ 6 ]ไอออนมีส่วนเกี่ยวข้องในการควบคุมการทำงานของเซลล์ประสาทในระหว่างวงจรการนอนหลับและการตื่น[ 8 ] กิจกรรมที่ผิดปกติของช่องไอออนส่งผลให้เกิดความผิดปกติต่างๆ เช่น โรค พาร์กินสันและโรคอัลไซเมอร์[ 9 ] เป็นต้น ดังนั้น แม้จะมีปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาคุณสมบัติและกิจกรรมของไอออนในระบบเคมีและชีวภาพต่างๆ[ 1 ]สาขาการวิจัยนี้ก็ยังเป็นหนึ่งในสาขาที่เร่งด่วนที่สุด
สื่อเหลวที่มีไอออนอุดมสมบูรณ์
สื่อของเหลวที่มีไอออนจำนวนมาก (เช่นของเหลวไอออนิกเกลือหลอมเหลว อิเล็กโทรไลต์เหลวฯลฯ) เป็นสิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษ ซึ่งเป็นตัวแทนของ “ไอออนเหลว” ที่มีคุณสมบัติที่ปรับแต่งได้ดีเยี่ยมสำหรับการใช้งานต่างๆ ระบบเหล่านี้มีชื่อเสียงในด้านความสามารถในการจัดระเบียบตัวเองของตัวทำละลายและตัวถูกละลาย และมักถูกนำไปใช้ใน การวิจัย ทางเคมีชีวเคมีและเภสัชกรรม[ 1 ] [ 10 ] หนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของสื่อของเหลวที่มีไอออนจำนวนมากคือศักยภาพมหาศาลในการปรับแต่งอย่างละเอียด ดังนั้นจึงสามารถออกแบบของเหลวไอออนิกที่มีคุณสมบัติทางกายภาพเคมีหรือชีวเคมีได้แทบทุกแบบ[ 11 ] การวิจัยในด้าน “ไอออนเหลว” เป็นสาขาวิทยาศาสตร์ที่กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว และมีการสะสมข้อมูลมากมายเกี่ยวกับคุณสมบัติและกิจกรรมของไอออนเหลวเหล่านี้มาจนถึงปัจจุบัน[ 1 ] [ 12 ] ปัจจุบัน แนวคิดนี้พบการประยุกต์ใช้ในด้านตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าการวิเคราะห์การผลิตเชื้อเพลิงการแปรรูปชีวมวล เทคโนโลยีชีวภาพชีวเคมีและเภสัชกรรม[ 1 ] [ 11 ] [ 13 ] [ 14 ]
- 1 2 3 4 5 Egorova, KS; Gordeev, EG; Ananikov, VP (มกราคม 2017). "กิจกรรมทางชีวภาพของของเหลวไอออนิกและการประยุกต์ใช้ในเภสัชกรรมและการแพทย์" . Chemical Reviews . 117 (10): 7132– 7189. doi : 10.1021/acs.chemrev.6b00562 . PMID 28125212 .
- ↑ Kandpal, RP; Saviola, B; Felton, J (เมษายน 2552). "ยุคแห่ง 'omics ที่ไร้ขีดจำกัด' . BioTechniques . 46 (5): 351−355. doi : 10.2144/000113137 . PMID 19480630 .
- ↑ Lewis, GN (เมษายน 1916). "อะตอมและโมเลกุล" . วารสารสมาคมเคมีอเมริกัน . 38 (4): 762– 785. Bibcode : 1916JAChS..38..762L . doi : 10.1021/ja02261a002 .
- ↑ Atkins, P; de Paula, J (2006). เคมีกายภาพของ Atkins ( ฉบับที่ 8). นิวยอร์ก: WH Freman. ISBN 9780198700722.
- ↑ Mancinelli, R; Botti, A; Bruni, F; Ricci, MA; Soper, AK (มิถุนายน 2550). "การรบกวนโครงสร้างของน้ำเนื่องจากไอออนโมโนวาเลนต์ในสารละลาย". เคมีกายภาพ เคมีฟิสิกส์ 9 ( 23): 2959– 2967. Bibcode : 2007PCCP....9.2959M . doi : 10.1039/b701855j . PMID 17551619 .
- 1 2 Sigel, RK; Pyle, AM (ธันวาคม 2549). "บทบาททางเลือกของไอออนโลหะในการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์และนัยสำคัญต่อเคมีของไรโบไซม์" (PDF) . Chemical Reviews . 107 (1): 97– 113. doi : 10.1021/cr0502605 . PMID 17212472 .
- ↑ Geppert, WD; Larsson, M (ธันวาคม 2013). "การตรวจสอบเชิงทดลองเกี่ยวกับปฏิกิริยาไอออนิกที่เกี่ยวข้องกับดาราศาสตร์ฟิสิกส์" Chemical Reviews . 113 (12): 8872– 8905. Bibcode : 2013ChRv..113.8872G . doi : 10.1021/cr400258m . PMID 24219419 .
- ↑ Ding, F; O'Donnell, J; Xu, Q; Kang, N; Goldman, N; Nedergaard, M (เมษายน 2016). "การเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบของไอออนระหว่างเซลล์ในสมองควบคุมวงจรการนอนหลับและการตื่น" . Science . 352 (6285): 550– 555. Bibcode : 2016Sci...352..550D . doi : 10.1126/science.aad4821 . PMC 5441687 . PMID 27126038 .
- ↑ Zaydman, MA; Silva, JR; Cui, J (พฤศจิกายน 2012). "โรคที่เกี่ยวข้องกับช่องไอออน: ภาพรวมของกลไกโมเลกุล" . Chemical Reviews . 112 (12): 6319– 6333. doi : 10.1021/cr300360k . PMC 3586387 . PMID 23151230 .
- ↑ Hayes, R; Warr, GG; Atkin, R (กรกฎาคม 2015). "โครงสร้างและโครงสร้างระดับนาโนในของเหลวไอออนิก" . Chemical Reviews . 115 (13): 6357– 6426. doi : 10.1021/cr500411q . PMID 26028184 .
- 1 2 Holbrey, JD; Seddon, KR (ธันวาคม 1999). "ของเหลวไอออนิก". ผลิตภัณฑ์และกระบวนการที่สะอาด1 (4): 223– 236. doi : 10.1007/s100980050036 .
- ↑ Deetlefs, M; Fanselow, M; Seddon, KR (มกราคม 2016). "ของเหลวไอออนิก: มุมมองจากภูเขาอิมโพรเบเบิล". RSC Advances . 6 (6): 4280– 4288. Bibcode : 2016RSCAd...6.4280D . doi : 10.1039/c5ra05829e .
- ↑ van Rantwijk, F; Sheldon, RA (มิถุนายน 2550). "การเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพในของเหลวไอออนิก". Chemical Reviews . 107 (6): 2757– 2785. doi : 10.1021/cr050946x . PMID 17564484 .
- ↑ Egorova, KS; Ananikov, VP (มกราคม 2014). "ความเป็นพิษของของเหลวไอออนิก: กิจกรรมทางนิเวศวิทยา (เซลล์) เป็นพารามิเตอร์ที่ซับซ้อนแต่หลีกเลี่ยงไม่ได้สำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพเฉพาะงาน" ChemSusChem . 2 (3): 336– 360. Bibcode : 2014ChSCh...7..336E . doi : 10.1002/cssc.201300459 . PMID 24399804 .