胆碱氯化物基天然低共熔溶剂的生态毒理学评估：体外与体内研究揭示其环境安全性

本研究针对天然低共熔溶剂（NADES）的环境安全性争议，通过体外（RTG-2鱼细胞）和体内（淡水螺胚胎Physa acuta）模型，系统评估了七种胆碱氯化物（ChCl）基NADES的生态毒性。研究发现NADES的毒性行为与其超分子结构稳定性相关，酸基NADES（如NADESformic）比醇基NADES（如NADESglycerol）更具细胞毒性，且胚胎致死浓度低至0.025%。该研究为绿色溶剂的安全设计提供了关键数据支撑。

　　

在绿色化学的浪潮中，天然低共熔溶剂（Natural Deep Eutectic Solvents, NADES）因其低挥发性、可生物降解等特性被视为传统有机溶剂的理想替代品。然而，近年来关于NADES环境安全性的争议不断——部分研究认为其毒性低于组分混合物，另一些则指出其可能对生物体产生协同毒性效应。这种矛盾源于NADES独特的超分子结构：它们由氢键供体（HBD，如有机酸或醇类）与氢键受体（HBA，如胆碱氯化物ChCl）通过氢键网络自组装形成，其理化性质和毒性行为可能完全不同于单一组分。西班牙的研究团队Paloma Sanchez-Arguello和Antonio Martín-Esteban在《Environmental Research》发表的研究，首次通过多层级实验揭示了ChCl基NADES的生态毒性机制。

研究采用阶梯式策略：先通过体外鱼细胞系（RTG-2）高通量筛选七种NADES（含三种酸基NADES_{formic/acetic/lactic}和四种醇基NADES_{1,3-propanediol/2,3-butanediol/ethylene glycol/glycerol}）的浓度依赖性细胞毒性，再以淡水螺胚胎（Physa acuta）验证体内效应。关键发现包括：（1）单一组分毒性排序为有机酸>ChCl>醇类；（2）NADES的毒性不等于简单混合物，酸基NADES在0.025%浓度下即可导致胚胎48小时内死亡，而醇基NADES的毒性阈值高8倍；（3）NADES的超分子结构在特定稀释度下仍保持稳定，这可能是其独立毒理学行为的结构基础。

主要技术方法
研究结合体外（RTG-2细胞MTT法检测细胞活力）和体内（Physa acuta胚胎发育毒性实验）模型，对比了NADES组分、预混合溶液及最终NADES产物的毒性差异。所有NADES按ChCl:HBD特定摩尔比（如1:2）制备，并通过浓度梯度暴露实验建立剂量-效应曲线。

研究结果

1. NADES制备：基于前期筛选的优化摩尔比（如ChCl:乳酸=1:2），确保溶剂具有理想流体性和稳定性。
2. 组分毒性差异：有机酸（如甲酸）的IC₅₀显著低于醇类（如甘油），证实HBD类型是毒性关键驱动因素。
3. 超分子效应：NADES_acetic的细胞毒性低于其组分预混液，暗示氢键网络可能减弱某些毒性基团的活性。
4. 体内验证：酸基NADES对螺胚胎的LC₅₀比醇基低一个数量级，且引发发育畸形（如外壳钙化障碍）。

结论与意义
该研究颠覆了“NADES毒性仅取决于组分”的传统认知，证明其超分子结构在环境归趋中扮演核心角色。酸基NADES的高风险性提示其在农业或医药应用中需严格管控，而醇基NADES（尤其是甘油衍生物）更符合绿色溶剂标准。这一发现为欧盟“零污染行动计划”提供了科学依据，也为NADES的分子设计建立了首个生态毒性筛选框架——通过优先选择低毒HBD（如多元醇）与ChCl组合，可大幅降低环境释放风险。未来研究需进一步解析NADES氢键动态解离与毒性表达的关联机制。