システム化学

システム化学は、相互作用する分子のネットワークを研究し、異なる階層レベルと新たな特性を持つ分子のセット（またはライブラリ）から新しい機能を生み出す科学です。 ^{[1] [2]}

システム化学は生命の起源（アビオジェネシス）にも関係している。^[3]

システム化学は化学の比較的新しい分野であり、個々の化学成分ではなく、相互作用する分子の全体的なネットワークとその出現特性に焦点が当てられています。したがって、システム化学は化学の古典的な知識（分子の構造、反応、相互作用）と、システム生物学とシステム科学に触発されたシステムアプローチを組み合わせています。

動的コンビナトリアルケミストリーは、生体分子のリガンドや小分子の受容体を開発する方法として利用されてきた。^[4]

生体分子を認識できるリガンドは、標的生体高分子の存在下での潜在的なリガンドのライブラリーを準備することによって特定されています。これは、不均衡や病気、治療薬を迅速に監視するためのバイオセンサーとしての応用に関連しています。 ^[5]

特定の化学システムの個々の成分は自己組織化して標的分子に相補的な受容体を形成します。原則として、テンプレートと生成物の間の最も強い相互作用に基づいて、優先ライブラリメンバーが選択され、増幅されます。^[6]

ほとんどの研究室で行われている化学と、人生で起こる化学との間には根本的な違いがあります。研究室のプロセスは、ほとんどの場合、（閉じた）システムが熱力学的に下り坂になるように設計されています。つまり、生成物の状態はギブスの自由エネルギーが低く、分離して保管できる安定した分子が生成されます。しかし、生命の化学は非常に異なる方法で機能します。生体システムを構成するほとんどの分子は継続的に入れ替わり、必ずしも熱力学的に安定しているわけではありません。それでも、生体システムは安定する可能性がありますが、それは恒常性の意味でのことです。このような恒常的な（開いた）システムは平衡から遠く離れており、散逸的です。つまり、維持するためにエネルギーが必要です。散逸制御システムでは、エネルギーが継続的に供給されるため、異なる超分子状態間での連続的な遷移が可能になり、予期しない特性を持つシステムが発見される場合があります。システム化学の大きな課題の1つは、分子が特定の機能を実行するために継続的にエネルギーを消費する 複雑な反応ネットワークを明らかにすることです。

多成分反応は数世紀にわたって研究されてきましたが、混合物や反応ネットワークを意図的に分析するというアイデアは比較的最近のものです。システム化学が分野として初めて言及されたのは 2005 年のことです。 ^{[7] [8]}初期の採用者は、複雑な分子システムの出現特性と機能の研究に一般化される前に、超分子化学と組み合わせたプレバイオティクス化学に焦点を当てていました。システム化学の分野における 2017 年のレビュー^[9]では、最先端の技術を、非平衡自己組織化、燃料分子運動、コンパートメント内の化学ネットワーク、振動反応と説明しました。