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离子液体是指在室温或室温附近温度条件下，仅由离子所组成的液体。离子液体的种类非常多，具有许多优良的性质，液态离子液体有较大的稳定温度范围;蒸汽压极小;不易燃;对大量无机和有机物质都表现出良好的溶解能力、较强的催化活性和较高的导电性等。因此在分离过程、化学反应和电化学等研究领域具有广泛的应用和发展前景。虽然离子液体被称为新型“绿色溶剂”，但是其“绿色”也是相对的。在生产、使用等过程中，离子液体也可能会流失到水环境中去，对水体造成污染。离子液体毒性的研究已有一些报道，如离子液体对高等动植物、低等动植物、微生物的毒性。此外，在分子、细胞水平上，有的学者也进行了少量的毒性试验研究。但这些研究工作远远滞后于离子液体的物性及应用研究。
本研究选用了最稳定和应用最广泛的咪唑类离子液体作为研究对象，探讨了咪唑类离子液体对哺乳动物细胞的毒性，并以氯化1-辛基-3甲基咪唑([C8mim][C1])为代表，研究了离子液体毒性的细胞和分子机制。
离子液体对PC12细胞具有明显的毒性，而且我们发现不同浓度、不同碳链长度的咪唑类离子液体([C4mim][Br]、[C6mim][Br]、[C8mim][Br]、[C10mim][Br]、[C12mim][Br])处理PC12细胞24h，能明显降低细胞活力。随着侧链长度的增加，24h-EC50逐渐变小，表明其细胞毒性增强。侧链长度最短的[C4mim][Br]与侧链长度最大的[C12mim][Br]的24h-EC50相比，二者相差约400倍，这说明离子液体的细胞毒性主要决定于阳离子的侧链长度。当离子液体的阳离子固定([C8mim])而改变阴离子([Cl]、[Br].[TsO]、[HSO4])时，PC12细胞相对活力并未表现出显著性的差异，说明离子液体的细胞毒性主要由阳离子决定。同一种离子液体([C8mim][C1])对3种哺乳动物细胞(PC12、EMT6、QGY-7701)的24h-EC50存在一定的差异，其数值的大小在0.1-1.0mM之间，说明不同细胞株对离子液体毒性的敏感性不同。
本文还观察了离子液体处理后细胞形态学方面的改变，结果表明，不同浓度的[C8mim][Cl](0.07、0.14、0.28mM)对PC12细胞作用24h，细胞逐渐变小、变圆，细胞贴壁能力下降;细胞核逐渐趋于边缘化，细胞核变小，形状不规则，呈现月牙状。形态学结果说明，[C8mim][C1]造成了PC12细胞形态和细胞核形态发生改变，诱导了细胞凋亡，并且随着离子液体浓度的增加，凋亡率升高。
我们还检测了离子液体处理后，细胞膜及其线粒体的变化。[C8mim][C1](0.07、0.14、0.28mM)对PC12细胞染毒24h，FDA染色结果表明，[C8mim][C1]对细胞膜造成损伤，引起了细胞膜通透性的增高。线粒体膜电位检测试剂JC-1染色结果表明，经[C8mim][C1]处理的PC12细胞，线粒体膜电位降低。线粒体膜通道孔(MPTP)检测结果表明[C8mim][C1]促进了PC12细胞MPTP的开放。
运用流式细胞术和TUNEL方法检测了[C8mim][C1](0.07、0.14、0.28mM)对PC12细胞的损伤作用，结果表明，随着[C8mim][C1]浓度的增加，DNA受损伤的程度逐渐增加。
本文还检测了离子液体处理后，细胞内的活性氧(ROS)以及抗氧化系统的反应。[C8mim][C1](0.07、0.14、0.28mM)对PC12细胞染毒24h，检测了细胞内ROS的水平和抗氧化酶SOD、CAT活性的变化，还检测了细胞内GSH和MDA的含量。结果表明，[C8mim][Cl]处理PC12细胞24h后，能够诱导细胞产生过量的ROS,抑制SOD和CAT活性，降低GSH含量，提高MDA水平，造成了细胞内氧化应激。结果说明ROS介导的氧化应激参与了[C8mim][C1]诱导的细胞凋亡
本文还初步探讨了离子液体诱导细胞凋亡的机理。[C8mim][C1](0.07、0.14、0.28mM)对PC12细胞染毒24h，用Ca2+荧光探针(Fluo-3AM)检测了细胞内Ca2+的水平，ELISA方法检测了细胞内Caspase-3和Bc1-2的表达，运用ATP检测试剂检测了细胞内ATP的水平。结果表明，PC12细胞经[C8mim][Cl]处理24h后，细胞内Ca2+的含量显著增加，浓度为0.28mM的[C8mim][C1]处理PC12细胞24h后，与对照相比，细胞内Ca2+的含量增加近10倍。凋亡分子Caspase-3活性增强，抑制凋亡分子Bc1-2表达下调。不同浓度的[C8mim][C1]对PC12细胞染毒后，与对照相比，细胞内ATP的含量显著下降。浓度为0.28mM的[C8mim][C1]处理PC12细胞24h后，细胞内的ATP几乎消耗殆尽。该结果说明，细胞内Ca2+浓度的增加、钙稳态失调，ATP耗竭，凋亡相关蛋白的异常表达，是[C8mim][C1]引起细胞凋亡的重要原因。总之，咪唑类离子液体具有细胞毒性，其毒性大小主要取决于阳离子。离子液体细
胞毒性的机制可能是，离子液体造成细胞膜通透性的增加、引起线粒体功能障碍:引发细胞内Ca2+浓度增加、ATP水平下降;导致ROS升高、以及引起细胞的氧化应激、膜脂和DNA损伤，引起凋亡相关蛋白的异常表达。离子液体对细胞膜的损伤作用、钙稳态失调、引发线粒体通透性增加可能是其造成细胞凋亡的主要原因;其细胞毒性的继发效应是诱发细胞产生过量的ROS并引发膜脂过氧化，进而导致细胞大分子损伤，如DNA、膜脂和酶或蛋白质。