La ioliomica es una disciplina de investigación que se ocupa de los estudios de iones en líquidos (o fases líquidas) y se estipula con diferencias fundamentales de interacciones iónicas . [1] El nombre es una combinación de IOns, LIquids y -OMICS. La ioliomica cubre una amplia área de investigación relacionada con la estructura, propiedades y aplicaciones de los iones involucrados en varios sistemas biológicos y químicos. El concepto de esta disciplina de investigación se relaciona con otros campos de investigación integral, como la genómica , la proteómica , la glicómica , la petroleómica , etc., donde se utiliza el sufijo -ómica para describir la exhaustividad de los datos. [2]
Naturaleza fundamental
La naturaleza de las interacciones químicas y su descripción es uno de los problemas más fundamentales de la química . Los conceptos de enlaces covalentes e iónicos que surgieron a principios del siglo XX especifican las profundas diferencias entre sus estructuras electrónicas . Estas diferencias, a su vez, conducen a dramáticamente diferente comportamiento de los covalente y compuestos iónicos tanto en la solución y en fase sólida . [3] En la fase sólida, los compuestos iónicos, por ejemplo , las sales , son propensos a la formación de redes cristalinas ; en los disolventes polares , se disocian en iones rodeados por capas de solvatos, lo que hace que la solución sea altamente conductora de iones . [4] En contraste con los enlaces covalentes , las interacciones iónicas demuestran un comportamiento dinámico y flexible, lo que permite ajustar los compuestos iónicos para obtener las propiedades deseadas.
Importancia
Los compuestos iónicos interactúan fuertemente con el medio solvente; por lo tanto, su impacto en los procesos químicos y bioquímicos que involucran iones puede ser significativo. Incluso en el caso de los iones y disolventes más simples , la presencia de los primeros puede conducir a la reorganización y reestructuración de los últimos. [5] Se establece que las reacciones iónicas están involucradas en numerosos fenómenos a escala de galaxias enteras o células vivas individuales . [6] [7] Por nombrar algunos, en las células vivas , los iones metálicos se unen a metaloenzimas y otras proteínas, por lo tanto modulan su actividad; [6] los iones están involucrados en el control del funcionamiento neuronal durante los ciclos de sueño-vigilia ; [8] La actividad anómala de los canales iónicos da como resultado el desarrollo de diversos trastornos, como las enfermedades de Parkinson y Alzheimer , [9] etc. Así, a pesar de los problemas asociados con los estudios sobre las propiedades y actividades de los iones en varios sistemas químicos y biológicos, [1] este campo de investigación se encuentra entre los más urgentes.
Medios líquidos con abundancia de iones
De especial interés son los medios líquidos con abundancia de iones (como líquidos iónicos , sales fundidas , electrolitos líquidos , etc.), que representan “iones líquidos” con excelentes propiedades sintonizables para diferentes aplicaciones. Los sistemas son famosos por su capacidad para los fenómenos de autoorganización solvente-soluto y, a menudo, se emplean en la investigación química , bioquímica y farmacéutica. [1] [10] Una de las características más importantes de los medios líquidos con abundancia de iones es su enorme potencial para ser ajustados. Por tanto, se puede diseñar un líquido iónico con prácticamente cualquier combinación de propiedades fisicoquímicas o bioquímicas. [11] La investigación en el área de los “iones líquidos” es un campo científico en rápido desarrollo, y hasta ahora se han acumulado numerosos datos sobre sus propiedades y actividades. [1] [12] Actualmente, el concepto encuentra aplicaciones en catálisis , electroquímica , analítica, producción de combustible , procesamiento de biomasa , biotecnología , bioquímica y farmacéutica . [1] [11] [13] [14]
Referencias
- ^ a b c d e Egorova, KS; Gordeev, EG; Ananikov, VP (enero de 2017). "Actividad biológica de los líquidos iónicos y su aplicación en farmacia y medicina" . Revisiones químicas . 117 (10): 7132–7189. doi : 10.1021 / acs.chemrev.6b00562 . PMID 28125212 .
- ^ Kandpal, RP; Saviola, B; Felton, J (abril de 2009). "La era de la 'omics ilimitada" . BioTechniques . 46 (5): 351-355. doi : 10.2144 / 000113137 . PMID 19480630 . Archivado desde el original el 4 de febrero de 2017 . Consultado el 3 de febrero de 2017 .
- ^ Lewis, GN (abril de 1916). "El átomo y la molécula" . Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 38 (4): 762–785. doi : 10.1021 / ja02261a002 .
- ^ Atkins, P; de Paula, J (2006). Química física de Atkins (8 ed.). Nueva York: WH Freman. ISBN 9780198700722.
- ^ Mancinelli, R; Botti, A; Bruni, F; Ricci, MA; Soper, AK (junio de 2007). "Perturbación de la estructura del agua debido a iones monovalentes en solución". Física Química Física Química . 9 (23): 2959-2967. doi : 10.1039 / b701855j . PMID 17551619 .
- ^ a b Sigel, RK; Pyle, AM (diciembre de 2006). "Funciones alternativas de los iones metálicos en la catálisis enzimática y las implicaciones para la química de las ribozimas" (PDF) . Revisiones químicas . 107 (1): 97-113. doi : 10.1021 / cr0502605 . PMID 17212472 .
- ^ Geppert, WD; Larsson, M (diciembre de 2013). "Investigaciones experimentales sobre reacciones iónicas astrofísicamente relevantes". Revisiones químicas . 113 (12): 8872–8905. doi : 10.1021 / cr400258m . PMID 24219419 .
- ^ Ding, F; O'Donnell, J; Xu, Q; Kang, N; Goldman, N; Nedergaard, M (abril de 2016). "Los cambios en la composición de los iones intersticiales del cerebro controlan el ciclo de sueño-vigilia" . Ciencia . 352 (6285): 550–555. doi : 10.1126 / science.aad4821 . PMC 5441687 . PMID 27126038 .
- ^ Zaydman, MA; Silva, JR; Cui, J (noviembre de 2012). "Enfermedades asociadas a los canales iónicos: descripción general de los mecanismos moleculares" . Revisiones químicas . 112 (12): 6319–6333. doi : 10.1021 / cr300360k . PMC 3586387 . PMID 23151230 .
- ^ Hayes, R; Warr, GG; Atkin, R (julio de 2015). "Estructura y nanoestructura en líquidos iónicos" . Revisiones químicas . 115 (13): 6357–6426. doi : 10.1021 / cr500411q . PMID 26028184 .
- ^ a b Holbrey, JD; Seddon, KR (diciembre de 1999). "Líquidos iónicos". Productos y procesos limpios . 1 (4): 223–236. doi : 10.1007 / s100980050036 .
- ^ Deetlefs, M; Fanselow, M; Seddon, KR (enero de 2016). "Líquidos iónicos: la vista desde el monte Improbable". Avances RSC . 6 (6): 4280–4288. doi : 10.1039 / c5ra05829e .
- ^ van Rantwijk, F; Sheldon, RA (junio de 2007). "Biocatálisis en líquidos iónicos". Revisiones químicas . 107 (6): 2757–2785. doi : 10.1021 / cr050946x . PMID 17564484 .
- ^ Egorova, KS; Ananikov, VP (enero de 2014). "Toxicidad de los líquidos iónicos: eco (cito) actividad como parámetro complicado, pero inevitable para la optimización específica de la tarea". ChemSusChem . 2 (3): 336–360. doi : 10.1002 / cssc.201300459 . PMID 24399804 .