ИОЛИОМИКА – быстро развивающаяся научная дисциплина, посвященная изучению ионов в жидких фазах и фундаментальных свойств ионных взаимодействий в биологических и химических системах. Данное научное направление было впервые сформулировано в публикации отечественных ученых, подготовленной при поддержке гранта РНФ (doi: 10.1021/acs.chemrev.6b00562).
Ковалентные и ионные связи – два основных типа химических связей в молекулярных структурах и сложных молекулярных конструкциях. Ковалентная связь подразумевает перекрывание пары электронных облаков двух атомов с образованием общей электронной пары, в то время как ионная связь основана на электростатическом притяжении противоположно заряженных ионов. Ключевое различие между ковалентной и ионной связями проявляется при переходе от твердофазных систем к жидкофазным. При растворении в воде и других жидкостях структура и электронные свойства ковалентных соединений обычно не претерпевают существенных изменений. Структура ионных соединений, напротив, значительно меняется в результате взаимодействия с растворителем, и свойства образующейся жидкофазной системы сильно зависят от среды (см. рис. 1).
Рисунок 1. Различия в поведении простых неорганических и органических ионных соединений в твердой фазе и в растворе (CC-BY license; doi: 10.1021/acs.chemrev.6b00562).
Недавний анализ современных исследований в области ионных соединений выявил новое направление, получившее название «ИОЛИОМИКА» (IOLIOMICS). Этот акроним сочетает в себе слова [IO]ns (ионы), [LI]quids (жидкости) и [OMICS] (омика), где «омика» свидетельствует об обширности накопленных данных. ИОЛИОМИКА – научная дисциплина, занимающаяся исследованиями ионов в жидкостях и жидких фазах и уделяющая особое внимание фундаментальным особенностям ионных взаимодействий.
Ионные взаимодействия находят множество применений в биологии, химии и материаловедении. Среди многообещающих направлений с доказанным практическим потенциалом – ионные каналы и ионный контроль в живых клетках, ионные лекарства и системы их доставки, ионные батареи, ионные жидкости и электролиты. Структурные и механистические исследования сложных ионных систем в растворе сопряжены со значительными трудностями, и ни одна из существующих аналитических методик не позволяет всесторонне охарактеризовать подобную систему. Динамическое поведение и гибкая природа комплексов ионов с молекулами растворителя открывают новое измерение возможных структурных вариаций. Таким образом, всеобъемлющий анализ данных по этому направлению является задачей первостепенной важности.
Первое определение научного направления IOLIOMICS было сделано в публикации отечественных ученых, подготовленной при поддержке гранта РНФ. Статья «Biological Activity of Ionic Liquids and Their Application in Pharmaceutics and Medicine», дающая определение концепции ИОЛИОМИКИ, опубликована в журнале «Chemical Reviews» Американского химического общества (Egorova K.S., Gordeev E.G., Ananikov V.P., Chem. Rev. http://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b00562)
