GABA基离子液体与低共熔溶剂的合成、性质比较及其生物相容性研究

本研究针对γ-氨基丁酸（GABA）基离子液体（ILs）和低共熔溶剂（DESs）的物理性质与生物相容性差异问题，系统合成了[N2224 ][GABA]、[C2 mim][GABA]等ILs及[L-Car][Cl]:GABA等DESs，发现DESs因羧基氢键作用显著提高粘度但降低熔点，且细胞毒性低于GABA单体。成果为生物医药载体设计提供了新思路，发表于《Journal of Ionic Liquids》。

　　

在绿色化学与生物医药交叉领域，离子液体（ILs）和低共熔溶剂（DESs）因其可设计性和低挥发性备受关注。然而，两类溶剂的物理性质差异机制尚不明确，尤其是生物分子（如神经递质γ-氨基丁酸/GABA）构建的体系更缺乏系统研究。GABA作为重要抑制性神经递质，其口服生物利用度低的问题长期困扰医药领域。若能通过ILs或DESs形式改善其溶解性，将突破现有制剂瓶颈。

为解决上述问题，中国某研究团队在《Journal of Ionic Liquids》发表研究，首次对比GABA基ILs与DESs的物化特性及细胞毒性。通过合成[N₂₂₂₄
][GABA]、[N₄₄₄₆
][GABA]等五种ILs及[Ch][Cl]:GABA等三种DESs，结合差示扫描量热法（DSC）、粘度测试和HeLa细胞活力实验，揭示了结构-性质关系。

关键技术方法
研究采用两步法合成ILs：先通过S_N
2反应制备溴盐，再经阴离子交换树脂（Amberlite IRN-78）转化为GABA盐；DESs通过研磨法制备。通过DSC测定熔点和玻璃化转变温度（T_g
），旋转粘度计量化粘度，WST-1法评估HeLa细胞毒性。

研究结果

3.1. GABA基ILs的合成
低对称性铵盐（如[N₂₂₂₄
][GABA]）在室温下呈液态，而含羟基的[Ch][GABA]因分子间作用力强形成固体。阴离子交换步骤收率达92-100%，银盐测试证实无卤素残留。

3.3. 热力学性质
DSC显示DESs的T_g
（-20至-11°C）显著高于ILs（-67至-50°C）。含羧基的[L-Car][Cl]:GABA(1:1)虽降低熔点至液态，但粘度高达355,200 mPa·s（65°C），推测因羧基增强氢键网络。

3.4. 粘度差异
ILs粘度随温度升高指数下降（[N₂₂₂₄
][GABA]在25°C为15,640 mPa·s），而DESs需55°C以上才能测量。[DL-Car][Cl]:GABA因立体异构无序性，粘度低于L型对应物。

3.5. 细胞毒性
100 mM的[N₄₄₄₆
][GABA]处理HeLa细胞后存活率仍达17.3%，优于GABA单体（30 mM即致死）。DESs因含氯离子毒性略高，但[Ch][Cl]:GABA(1:1)在30 mM时存活率仍保持27%。

结论与意义
该研究首次阐明GABA基ILs/DESs的结构-功能关系：低对称性阳离子促进液态形成，而DESs中羧基通过氢键协同降低熔点但增加粘度。生物相容性方面，ILs形式可显著降低GABA毒性，为神经药物递送系统开发提供新策略。后续可优化DESs组分以减少粘度，推动其在功能性食品或透皮制剂中的应用。