探索1-乙基-3-甲基咪唑鎓辛酸盐-水体系作为纤维素加工溶剂的潜力：热物理性质与细胞毒性方面的研究

《Journal of Molecular Liquids》：Exploring the potential of 1-ethyl-3-methylimidazolium octanoate–water systems as solvents for cellulose processing: Thermophysical and cytotoxicity insights

离子液体1-乙基-3-甲基咪唑基辛酸盐（[C?mim][C?H??COO]）及其与水混合物的热物理性质（密度、声速、热导率、折射率）和细胞毒性首次被系统研究。实验测得密度、声速等参数随温度升高和水分含量增加呈现特定变化规律，并验证了热导率经验公式的适用性（误差≤3.8%）。折射率数据表明混合物接近理想溶液行为，摩尔折射率具有加和性。细胞毒性测试显示其LC??为9.2 mM，毒性低于其他长链阳离子离子液体。研究为离子液体在纤维素溶解及传热应用提供了理论支持。

　　这篇文章探讨了1-乙基-3-甲基咪唑??辛酸盐（[C?mim][C?H??COO]）及其与水的混合物在一系列温度范围内的热物理性质和细胞毒性。该研究旨在为这种新型溶剂和工程流体在化学、化学工程、医药和制药领域的潜在应用提供更全面的理解。文章首次测量了该离子液体及其与水混合物的密度、声速、热导率和折射率，并对这些数据进行了分析。研究还评估了该离子液体在HepG2细胞中的细胞毒性，这是一类广泛接受的用于评估化学物质和外源性物质潜在毒性影响的人类肝细胞系。

在化学和化学工程领域，离子液体（ILs）因其独特的物理化学性质而备受关注。这些液体完全由离子组成，通常由至少一个阳离子和一个阴离子构成，具有高热稳定性、不可燃性、高电导率和低蒸气压等特性。由于离子液体的种类繁多，它们可以根据特定的应用目标进行设计。例如，离子液体可以作为热传输和储存流体、电池中的电解质以及有机合成中的溶剂，同时在医药和工业中也展现出应用潜力。然而，尽管离子液体在许多领域显示出前景，但其对生物系统和环境的影响仍需进一步研究。已有研究表明，某些离子液体对动物、植物和微生物具有毒性，甚至可能对土壤和水生生态系统产生影响。因此，了解离子液体的毒理特性对于其在工业中的安全使用至关重要。

在研究中，作者提到1-乙基-3-甲基咪唑??辛酸盐和其与水的混合物在纺织工业中用于溶解纤维素，并显示出高效的溶剂性能。为了进一步评估该离子液体的热物理特性，作者在283.15至348.15 K的温度范围内，对纯离子液体及其与水的混合物进行了测量。测量结果显示，离子液体与水是完全互溶的，因此研究了整个混合物的组成范围。作者通过这些数据计算了混合物的衍生性质，如等压热膨胀系数、等压压缩系数、分子间自由长度和超额体积，并对其进行了分析。

对于热导率的测量，作者指出目前无法使用Bridgman和Filaments模型进行半理论估计，而基于分子质量的实证方程则可以将离子液体的热导率估计误差控制在3.8%以内。此外，研究结果表明，二元混合物在测量不确定度范围内可视为理想混合物，其理想摩尔折射率在摩尔分数上是可加的，这一结果之前仅在简单分子结构的体系中被证明。这表明，尽管离子液体的结构复杂，但它们在某些情况下仍可以表现出理想混合物的特性。

在细胞毒性评估方面，研究首次通过体外实验在HepG2细胞中评估了1-乙基-3-甲基咪唑??辛酸盐的毒性。实验结果表明，该离子液体的毒性较低，其LC??值为9.2 mM，低于具有更长烷基链的其他离子液体。这一发现支持了其作为相对安全的咪唑??基离子液体的分类。

研究还探讨了该离子液体与水的混合物在不同温度和组成下的热物理性质变化。密度随着温度的升高而降低，并且随着水的摩尔分数增加而增加，直到接近纯水的值。声速和等压压缩系数的变化趋势与之前研究的其他烷基咪唑??阳离子和阴离子体系相似，但存在一些特殊的特征，这可能与阴离子的化学结构有关。热导率和折射率的变化趋势表明，离子液体的热导率随着水的摩尔分数增加而增加，但这一趋势在某些情况下可能会反转。此外，研究还发现，离子液体与水的混合物在某些温度范围内可以表现出理想溶液的特性。

研究结果对于离子液体在工业中的应用具有重要意义。例如，离子液体的热导率和折射率可以用于评估其在热传输和光学应用中的性能。同时，细胞毒性评估为离子液体在工业中的安全使用提供了重要的参考。LC??值的确定表明，该离子液体在较低浓度下对细胞的毒性较低，这为其在实际应用中的安全使用提供了支持。

文章还指出，尽管离子液体在某些方面表现出理想溶液的特性，但其热导率和折射率的计算模型仍需进一步优化。Bridgman模型和Filaments模型在估计热导率时存在较大的误差，这可能与离子液体的分子结构和分子间相互作用有关。研究建议，未来需要进一步探索离子液体与水混合物的热导率和折射率的变化规律，以更好地理解其在不同条件下的行为。

总之，这项研究为离子液体的热物理性质和细胞毒性提供了新的数据，有助于其在工业和化学工程中的应用。作者强调，未来的研究应进一步探索离子液体与水混合物的热导率和折射率的变化规律，并通过更多的实验数据来验证这些模型的适用性。此外，研究还建议，对离子液体的细胞毒性进行更广泛的研究，以评估其在不同生物系统中的潜在影响，并为离子液体的安全设计提供依据。