COSMO-RS
DESCRIPCIÓN
Las simulaciones de COSMO-RS permiten a los ingenieros químicos, químicos, ingenieros de formulación y científicos de materiales investigar y desarrollar nuevas soluciones de forma más rápida y eficiente que solo con pruebas y experimentación, acelerando así la innovación y reduciendo los costes.
Las simulaciones de COSMO-RS se basan en una teoría científica sólida, que garantiza predicciones sólidas y fiables en toda la gama de productos químicos en estado líquido. El primer enfoque principal permite predicciones de nuevos compuestos, aún no sintetizados, que van más allá del espacio químico conocido. El equipo de COSMO de BIOVIA está formado por los inventores originales de COSMO-RS, lo que garantiza un soporte oportuno y una experiencia de primer nivel para ayudar a resolver incluso los problemas más desafiantes en termodinámica de soluciones.
Principales ventajas
- Fundamento científico que combina la química cuántica y la termodinámica.
- Las soluciones son fiables y predictivas en nuevas áreas desconocidas.
- Amplia gama de aplicaciones, propiedades y soluciones
SECTORES
- Ciencias de la vida: desarrollo de fármacos, expertos en datos de materiales, desarrollo de formulaciones científicos, químicos de procesos
- Energía y materiales: científicos de modelos, científicos de materiales, científicos de datos de materiales, químicos computacionales, químicos de procesos
- CPG: departamentos de modelado, científicos de formulación, químicos computacionales
MÓDULOS
BIOVIA COSMOplex
Predicción rápida y precisa de sistemas no homogéneos
BIOVIA COSMOplex es una metodología única que extiende COSMO-RS hasta el régimen de sistemas no homogéneos, proporcionando acceso a una serie de propiedades físico-químicas. Con este enfoque, COSMOplex produce resultados generalmente generados por la dinámica molecular (MD), pero prácticamente sin costo. COSMOplex se basa en la teoría COSMO-RS que deriva el comportamiento termofísico de los líquidos a partir de cálculos de DFT de mecánica cuántica.
Características principales
- Ensamblaje completo y autoconsistente de moléculas sin entrada externa
- Distribuciones de especies neutras e iónicas
- Interfaces y superficies, por ejemplo, tensión interfacial y superficial (IFT)
- Concentraciones micelares críticas (CMC)
- Microemulsiones, por ejemplo, puntas de pescado, números de carbono alquilo equivalentes (EACN)
- Biomembranas como insumo para el módulo BIOVIA COSMOperm: coeficientes de partición log P (membrana:agua) y permeabilidad de la biomembrana dependiente del pH
Micelas
- Se pueden calcular concentraciones micelares críticas para compuestos tensioactivos puros, con una buena concordancia con el experimento, e incluso mezclas de ellos.
- Al combinar el potencial químico de COSMO-RS con presiones atómicas, las moléculas de tensioactivo se distribuyen en la caja de simulación hasta que se alcanza el equilibrio en una geometría dada, por ejemplo, esférica o cilíndrica.
Interfaces y superficies
Debido a su capacidad para simular sistemas no homogéneos, COSMOplex también puede predecir el perfil de concentración en una interfaz líquido-líquido o gas-líquido e incluso la orientación media de las moléculas. El perfil de presión interna en la interfaz se corresponde directamente con la energía interfacial. Mediante la aplicación de una función de correlación adicional, la tensión interfacial entre dos mezclas líquidas puede predecirse de forma sencilla. Los líquidos pueden ser complejos e incluso contener tensioactivos.
Microemulsiones
Los sistemas que contienen tensioactivos, como las microemulsiones, se pueden manipular con BIOVIA COSMOplex. Por ejemplo, la formación autoconsistente de fases de aceite, tensioactivo y agua en un sistema de microemulsión simulado con COSMOplex. El método puede calcular áreas de sección transversal e incluso diagramas complejos de puntos de peces.
El cálculo sistemático de un gran número de posiciones, orientaciones y conformadores da como resultado una distribución de probabilidad y, por lo tanto, un perfil de energía libre para los componentes de la microemulsión.
Biomembranas
BIOVIA COSMOplex puede generar estructuras virtuales de biomembrana, por ejemplo, compuestas de fosfolípidos. Al combinar el potencial químico de COSMO-RS con presiones atómicas, las moléculas de fosfolípidos se distribuyen en la caja de simulación hasta alcanzar el equilibrio. El módulo BIOVIA COSMOperm puede predecir las propiedades de los solutos en estas biomembranas, por ejemplo, las constantes de difusión, las energías libres y los coeficientes de partición.
BIOVIA COSMOquick
Predicción de propiedades líquidas simplificada
BIOVIA COSMOquick es nuestra potente caja de herramientas basada en COSMO-RS que elimina la necesidad de costosos cálculos de química cuántica. Proporciona muchas propiedades basadas en la fase líquida, predicciones precisas de solubilidad, detección rápida de cocristales y solvatos, diversos descriptores
moleculares, relaciones de propiedades de estructura cuantitativa (QSPR) y modelos de aprendizaje automático y mucho más.
Características principales
- Predicciones de solubilidad de alta precisión
- Cribado eficiente de co-cristales (cribado de 100-1000 co-formadores en cuestión de segundos)
- Coeficientes de reparto para muchos disolventes diferentes
- Predicciones de propiedades moleculares (por ejemplo, punto de fusión, entalpía de fusión) mediante técnicas de aprendizaje automático
- Cálculos de propiedades ADME, por ejemplo, muchos coeficientes de partición y solubilidad en agua
- Sorción de gases y moléculas pequeñas en polímeros y disolventes
- Aproximación de perfiles σ mediante entrada 2D, para su uso con BIOVIA COSMOtherm
Predicción de solubilidad
BIOVIA COSMOquick contiene un algoritmo de predicción de solubilidad novedoso, altamente eficiente y preciso. Se pueden utilizar algunos valores de referencia experimentales para obtener resultados precisos de la solubilidad de un soluto en cualquier disolvente nuevo.
Los cribados rápidos de disolventes permiten identificar disolventes o mezclas de disolventes adecuados para un nuevo API.
Referencias:
Loschen, C.; Klamt, A. COSMOquick: Una interfaz novedosa para la composición rápida de perfiles de σ y su aplicación al cribado de disolventes COSMO-RS utilizando múltiples disolventes de referencia. Investigación en Química Industrial e Ingeniería 2012, 51 (0), 14303–14308. https://doi.org/10.1021/ie3023675.
Cocristales
Los cocristales son cada vez más importantes en la industria farmacéutica debido a su potencial para mejorar las propiedades de los medicamentos convencionales, en particular mejorando su biodisponibilidad.
BIOVIA COSMOquick utiliza el exceso de entalpía de una masa fundida subenfriada de un fármaco y un coformador para evaluar su propensión a la cocristalización.
Se ha demostrado que esto sirve como un medio preciso para detectar rápidamente a muchos coformadores potenciales,
Referencias:
Abramov, Y. A.; Loschen, C.; Klamt, A. Coformador racional o selección de disolventes para la cocristalización o dessolvatación farmacéutica. J. Pharm. Sci. 2012, 101, 3687. https://doi.org/10.1002/jps.23227.
BIOVIA COSMOtherm
Termodinámica predictiva para líquidos
BIOVIA COSMOtherm es la herramienta universal para el cálculo predictivo de propiedades de líquidos, y combina la química cuántica y la termodinámica de una manera única. Calcula el potencial químico de casi cualquier molécula en casi cualquier líquido puro o mezclado a temperatura variable, es decir, predice qué tan feliz es una molécula en un determinado entorno
líquido. Esta es la clave para la predicción de una multitud de propiedades requeridas en aplicaciones industriales o investigación académica, incluida la solubilidad, la partición, la presión de vapor y los diagramas de fase completos.
A diferencia de otros métodos disponibles, BIOVIA COSMOtherm es capaz de predecir propiedades en función de la concentración y la temperatura mediante la aplicación de ecuaciones termodinámicamente consistentes.
Dentro de COSMOtherm podemos encontrar las siguientes funciones:
Propiedades predecibles
- Solubilidad de líquidos, sólidos y gases
- Coeficientes de actividad, partición bifásica (por ejemplo, LogP), extracción de líquidos
- Relevancia del conformador en diferentes mezclas
- Comportamiento de fase: equilibrios líquido-líquido, líquido-vapor y líquido-sólido
- Presiones de vapor, energía libre de solvatación, constante de la ley de Henry
- pKa, dependencia de los equilibrios de la reacción química con respecto al disolvente
- Energía de transferencia a una interfaz plana líquido-líquido
- Partición de micelas y membranas
- Tensión interfacial, adsorción y propiedades ambientales
Listo para usar
BIOVIA COSMOtherm cuenta con una interfaz gráfica fácil de usar que permite a los usuarios centrarse más en la investigación y menos en el software. Además, la versión de línea de comandos completamente orientada a archivos de entrada permite una integración perfecta en los flujos de trabajo existentes o en el procesamiento por lotes. Las mayores ventajas de BIOVIA COSMOtherm son su aplicabilidad general y su alta predictividad. Una vez integrado en el flujo de trabajo, se puede aplicar a casi toda la gama de la química orgánica sin necesidad de que un científico piense en los parámetros faltantes o en la aplicabilidad para un caso específico.
Menos complicaciones
- No faltan parámetros como en las simulaciones de campo de fuerzas, UNIFAC o ecuaciones de estado
- No hay opciones específicas de cada caso de ningún tipo
- Predictividad mucho más allá de los conjuntos de ajuste
- Los compuestos multifuncionales y complejos son bienvenidos
- Resultados en segundos o minutos
- Se debe realizar un cálculo de DFT que requiere mucho tiempo para cada molécula una vez, los resultados se almacenan y se pueden reutilizar para todas las propiedades y mezclas más adelante
Rango de aplicación
- Limitado a líquidos incompresibles por debajo del punto crítico
- El potencial químico en fase gaseosa solo es válido para gases ideales
- Los polímeros solo pueden predecirse como disolventes para moléculas pequeñas
- Faltan interacciones de iones de largo alcance (por ejemplo, el término de Debye-Hückel)
