方案详情
1.概述：
基于真实溶剂化效应的类导体筛选模型(COSMO-RS)是BIOVIA COSMOtherm软件的理论基础。从本质上讲，COSMO-RS用于预测中小分子在液体中的标准化学势。该模型依托热力学及物理化学的其他基本原理，已成功应用于预测多种宏观性质，如溶解度、挥发性和溶剂混溶性等。然而，对于日用品配方专家而言，由于现实混合物的复杂性，作者最初可能会认为COSMO-RS并非一个实用的工具。毕竟，像洗发水、化妆品或洗涤剂这样的日用品，通常包含高度结构化的分散体系，以及涉及复杂多样相互作用的复杂物质，如聚合物、盐类或生物分子等。
2.解决消费品配方难题：
不过，COSMO-RS 确实可以并且已经被用于帮助解决消费品配方方面的挑战。在最近一份分为两部分的报告中，我们全面概述了 COSMO-RS 在各类消费品配方中的应用[1, 2]。
关键在于从“步骤、设置、评分”三个方面合理界定 COSMO-RS 的使用范围：
1. 步骤(Step)：配方开发通常包含多个工作流程步骤，而 COSMO-RS 对其中某些步骤的相关性更强，对另一些则较弱；
2. 设置(Setup)：在某些步骤中，体系足够简单，可以直接用 COSMO-RS 进行模拟；而在其他步骤中，构建一个简化模型体系后即可运用 COSMO-RS；
3. 评分(Score)：我们优化的目标属性是什么？
尽管现在COSMO-RS能够预测液体的许多不同性质，例如活度/分配/扩散/亨利系数以及蒸汽压，沸点，粘度，介电常数，但该理论的核心强度是通过标准状态化学势提供成分对介质亲和力的定量测量。由于实际配方的复杂性，应用COSMO-RS带来的复杂理论框架来预测这些端点特性通常是不切实际的，这需要充分了解液体每种成分的分子结构。因此，一个美丽的悖论是，COSMO-RS(预测化学势)最简单的应用也是对复杂介质(如消费品配方)最有用的。
消费类产品最成功的方法是：
1.定义一个相关的模型系统，如天然深共晶溶剂(NADES)；
2. 预测该模型系统的各种组合物中感兴趣的活性成分(如抗氧化剂)的化学势；
3. 对排序预测进行排序，以列出最能溶解这种感兴趣的活性成分的候选组合物，并且可以很好地将其分散到目标配方中。
3.一个成功的案例：
抗氧化剂在保持产品质量和延长消费品保质期方面发挥着关键作用。芦丁(参见图1)是一种强效的抗氧化剂，同时也被研究用于潜在的健康益处以及作为护肤成分。它可以从生物质中提取。
因此，配方行业对将芦丁(rutin)溶解于各类消费品中表现出浓厚兴趣。然而，芦丁在水中的溶解性较差，这使其在配方中的分散面临挑战。
天然低共熔溶剂(NADES)是基于生物相容性分子(分为氢键受体(HBA)和氢键供体(HBD))混合而成的溶剂体系。这些HBA和HBD在纯态时通常是固体，但混合后可形成液体，从而为众多创新性溶剂组合的开发提供了可能。当需要分散如芦丁这样的目标活性成分时，NADES是非常理想的溶剂候选，但要为特定成分找到合适的NADES组合却如同“大海捞针”。这样的挑战非常适合采用计算方法来解决，尤其是COSMO-RS方法，它已被证明是筛选NADES的优选手段[1, 2]。
在这一背景下，Jeliński 和 Cysewski[3]使用 BIOVIA COSMOtherm 筛选了多种不同的NADES，并对筛选出的候选NADES进行了实验性溶解度测定，以最小化NADES中的化学势。作者发现，天冬氨酸/脯氨酸组合相比现有最佳方案，使芦丁的溶解度提高了80%，而且所使用的氨基酸兼具适中成本与高生物相容性。作者明智地运用 BIOVIA COSMOtherm(见表1)，为提升消费品的质量与货架期提供了一种可持续且高效的解决方案。
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