分子动力学 (MD) 此外，粗粒度模拟有助于设计新型环保化妆品配方

执行摘要

• 通过模拟头发表面，对洗发水配方的聚集行为获得了新的见解
• 阐明了聚合物拓扑结构的影响，并将观测到的聚合物相互作用与实验观测量联系起来
• 利用分子动力学 (MD) 模拟，建立了一个用于研究与仿生表面接触的复杂配方的分析框架
• 环保型化妆品配方的加速理性设计

挑战

消费者行为的变化正推动化妆品行业对绿色和环保产品的需求不断增长。在消费类配方中，用天然、生物基聚合物替代石化来源的成分已成为一个活跃的研究领域。然而，由于这些配方通常由表面活性剂、盐和聚合物混合而成，其复杂性使得替换某种成分并预测其对产品性能的影响并非易事。

要进行既有效又高效的配方改良，同时保持与现有产品相当的性能，就需要深入理解不同聚合物在行为上的差异；而采用传统的实验方法，这往往会耗费大量时间和资源。

方法

欧莱雅（L’Oreal）和Schrödinger 的科学家们通过构建复杂的配方和头发表面的真实模型，研究了合成聚合物与环保聚合物在护发配方中的行为差异。所有建模和模拟均采用Schrödinger 材料科学套件以及适用于分子动力学 (MD) （MD）的Desmond 软件，并按照以下流程进行：

结果

本研究提出了一种通过分子动力学（MD）模拟研究复杂聚合物/表面活性剂配方与生物基质相互作用的方法。研究中采用了受实验启发的、详细的逐原子分子模型，以此对粗粒化模拟进行参数化，从而能够刻画聚集和吸附行为。该领域持续取得的进展将使基于粒子的分子动力学（模拟 ）成为设计新型环保配方的可行技术。

摘要

• 由于化学结构的不同，各种聚合物（M100、M2003 和 PS）表现出不同的行为。这三种聚合物共有的季铵基团在体相聚集以及与表面活性剂包覆的健康头发表面的相互作用中起着重要作用。
• 在M2003中，亲水嵌段不会融入聚集体中，但会附着在受损表面上，而其他聚合物则不具备这一特性。
• 在PS中，高度支化的碳水化合物主链为表面活性剂提供了有利的环境，并可能有助于提高表面活性剂的溶解度。每个单体上分出的12碳烷烃链，使其成为唯一能与健康头发表面直接接触的聚合物。
• 数据表明，聚合物链的长度可能对润滑性能产生影响

接下来会怎样

本研究中的探索性测量结果表明，可以量化头发与复杂配方之间的摩擦系数。开展大规模、系统性的研究，以便对感兴趣的聚合物进行更详细的比较，显然是推进该研究领域发展的下一步。在今后的工作中，我们计划研究摩擦力与配方组成、聚合物链长、模型头发表面拓扑结构、剪切速率以及头发表面之间距离的变化之间的关系。