利用分子模拟设计出污染风险更低、保质期更长的优质包装材料

 执行摘要

• 构建并验证了一个分子模型，该模型不仅能够预测渗透剂在体相和界面中的扩散，还能帮助理解支配这些过程的根本机制
• 建立了一种建模流程，成功完成了对聚合物相内及从聚合物相中迁移过程的复杂模拟
• 获得了宝贵的见解，有助于为产品开发人员、监管机构和制造商所进行的、耗时耗力的渗透剂迁移实验提供补充并使其更具合理性

方法

分子动力学 (MD) 在Mileo等人发表的论文《单体在聚酰胺-6、聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯中的迁移》（Schrödinger ）中，研究人员利用Schrödinger 材料科学套件（Desmond ）中的分子动力学（MD）模拟工具模拟 ，并采用OPLS4力场。该研究旨在分析三种具有重要商业价值且可回收的聚合物——聚酰胺-6（PA 6）、聚碳酸酯（PC）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）——中单体的迁移行为。为此，研究人员进行了以下步骤：

1. 基于实验研究得出的性质，对聚合物体积模型进行了验证 
2. 通过使用不同的溶剂模拟食品，验证了该建模策略在再现实验中单体迁移趋势方面的可预测性
3. 预测了食品工业中两种典型成分（棕榈酸和癸酸甘油三酯）中的单体迁移机制

结论

本研究展示了分子尺度的洞见如何有助于在与工业相关的消费品中设计安全且功能完善的聚合物/配方界面。所介绍的方法还可用于了解污染物向食品或其他消费品中渗出的风险，同时了解产品本身如何影响屏障界面处的污染速率。