El Modelo de Cribado Tipo Conductor (COSMO-RS) es la base teórica para la herramienta BIOVIA COSMOtherm. Fundamentalmente, COSMO-RS predice el potencial químico del estado estándar de moléculas pequeñas y medianas en líquidos. Aprovechando la termodinámica y otros principios de la química física, COSMO-RS se ha utilizado con éxito para predecir diversas propiedades macroscópicas de interés, como la solubilidad, la volatilidad y la miscibilidad de disolventes.

Sin embargo, el experto en formulación de productos de consumo puede descartar inicialmente COSMO-RS como una herramienta útil debido a la complejidad de las mezclas reales. Después de todo, los productos de consumo (como champús, cosméticos o detergentes) a menudo contienen dispersiones altamente estructuradas, así como sustancias complejas que participan en interacciones intrincadas, como polímeros, sales o biomoléculas.

Volver a lo básico

Aunque hoy en día COSMO-RS permite predecir muchas propiedades diferentes de y en líquidos, como coeficientes de actividad/partición/difusión/Henry, así como presión de vapor, punto de ebullición, viscosidad, constante dieléctrica, la fuerza central de esta teoría es proporcionar una medida cuantitativa de la afinidad de un ingrediente por un medio, a través del potencial químico del estado estándar. Debido a la complejidad de las formulaciones de la vida real, la aplicación de los sofisticados marcos teóricos que vienen con COSMO-RS para predecir estas propiedades de punto final, que requieren un conocimiento completo de la estructura molecular de cada componente del líquido, a menudo no es práctico.

Por lo tanto, una hermosa paradoja es que la aplicación más simple de COSMO-RS (predicción del potencial químico) es también la más útil para medios complejos como las formulaciones de productos de consumo. El mejor éxito se ha encontrado para los productos de consumo simplemente:

• Definir un sistema modelo relevante, como los disolventes eutécticos profundos naturales (NADES);
• Predecir el potencial químico de un ingrediente activo de interés (como un antioxidante) en varias composiciones para este sistema modelo;
• Clasifique las predicciones de orden para preseleccionar las composiciones candidatas que mejor disuelven este ingrediente activo de interés y pueden ser buenos vehículos para dispersarlo en la formulación objetivo.

Una historia de éxito

Los antioxidantes desempeñan un papel fundamental en la preservación de la calidad del producto y en la prolongación de la vida útil de los bienes de consumo. La rutina (cf. Figura 1) es un poderoso antioxidante, también investigado por sus posibles beneficios para la salud y como ingrediente para el cuidado de la piel. Se puede extraer de la biomasa.


Por lo tanto, existe interés en la industria de la formulación para disolver la rutina en varios productos de consumo. Sin embargo, la rutina se disuelve mal en agua, lo que dificulta su dispersión en las formulaciones.

Los NADES son preparaciones solventes basadas en una mezcla de moléculas biocompatibles, clasificadas como aceptor de enlaces de hidrógeno (HBA) y donante de enlaces de hidrógeno (HBD). El HBA y el HBD suelen ser sólidos cuando están en su forma pura, pero líquidos cuando se mezclan, lo que abre el camino a numerosas combinaciones innovadoras de disolventes. Son candidatos ideales a disolventes cuando se trata de dispersar un ingrediente activo de interés como la rutina, pero encontrar la combinación correcta para el ingrediente correcto es un problema de aguja en un pajar.

Este desafío se adapta perfectamente a los métodos computacionales y, en particular, a COSMO-RS, que ha demostrado ser un método de elección para cribar NADES.

En este contexto, Jeliński y Cysewski han examinado una serie de NADES diferentes con BIOVIA COSMOtherm, siguiendo con mediciones experimentales de solubilidad en NADES preseleccionados, minimizando el potencial químico en el NADES. Descubrieron que la combinación de ácido aspártico / prolina proporcionó un aumento del 80% en la solubilidad sobre el estado del arte, utilizando aminoácidos que combinan un costo moderado con una alta biocompatibilidad. Su uso juicioso de BIOVIA COSMOtherm (ver Tabla 1) ha brindado una solución sostenible y eficiente para mejorar la calidad y la vida útil de los productos de consumo.

Paso	Arreglo	Puntuación
Dispersión del antioxidante en la formulación	Antioxidante disuelto en el disolvente de dispersión	Minimización del potencial químico de antioxidantes en disolventes de dispersión