في المختبر هضم المستحلبات في قطرة واحدة عن طريق تبادل متعدد الأطوار الفرعية لسوائل الجهاز الهضمي المحاكاة

Julia Maldonado-Valderrama; Teresa del Castillo Santaella; Juan Antonio Holgado-Terriza; Miguel Ángel Cabrerizo-Vílchez

doi:10.3791/64158

يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

في المختبر هضم المستحلبات في قطرة واحدة عن طريق تبادل متعدد الأطوار الفرعية لسوائل الجهاز الهضمي المحاكاة

3.3K مشاهدات

⸱

DOI:

10.3791/64158

⸱

نوفمبر 18, 2022

Julia Maldonado-Valderrama¹ , Teresa del Castillo Santaella² , Juan Antonio Holgado-Terriza³ , Miguel Ángel Cabrerizo-Vílchez¹

¹Department of Applied Physics, Faculty of Sciences, Campus de Fuentenueva, University of Granada, ²Department of Physical Chemistry, Faculty of Pharmacy, Campus de Cartuja, University of Granada, ³Department of Software Engineering, School of Computer and Telecommunication Engineering, Campus de Aynadamar, University of Granada

في هذه المقالة

ملخص

يسمح توازن فيلم سطح الإسقاط المعلق الذي يتم تنفيذه بتبادل متعدد الأطوار ، يطلق عليه اسم الأخطبوط ، بمحاكاة ظروف الجهاز الهضمي من خلال تبادل الطور الفرعي المتسلسل للمحلول السائب الأصلي مع سوائل الجهاز الهضمي المحاكاة. تتم مراقبة محاكاة الهضم في المختبر عن طريق تسجيل التوتر السطحي للطبقة البينية المهضومة في الموقع.

الملخص

يتم استخدام المستحلبات حاليا لتغليف وتوصيل العناصر الغذائية والأدوية لمعالجة أمراض الجهاز الهضمي المختلفة مثل السمنة وإغناء المغذيات والحساسية الغذائية وأمراض الجهاز الهضمي. تعتمد قدرة المستحلب على توفير الوظيفة المطلوبة ، أي الوصول إلى موقع معين داخل الجهاز الهضمي ، أو تثبيط / تأخير تحلل الدهون ، أو تسهيل الهضم ، في النهاية على قابليته للتدهور الأنزيمي في الجهاز الهضمي. في مستحلبات الزيت في الماء ، تكون قطرات الدهون محاطة بطبقات بينية ، حيث تعمل المستحلبات على تثبيت المستحلب وحماية المركب المغلف. يعتمد تحقيق هضم مخصص للمستحلبات على تركيبتها الأولية ولكنه يتطلب أيضا مراقبة تطور تلك الطبقات البينية لأنها تخضع لمراحل مختلفة من الهضم المعدي المعوي. يسمح توازن فيلم سطح الإسقاط المعلق الذي يتم تنفيذه بتبادل متعدد الأطوار الفرعية بمحاكاة الهضم في المختبر للمستحلبات في قطرة مائية واحدة مغمورة في الزيت من خلال تطبيق نموذج هضم ثابت مخصص. يتم محاكاة العبور عبر الجهاز الهضمي من خلال تبادل الطور الفرعي للمحلول السائب الأصلي للقطرات مع الوسائط الاصطناعية ، مما يحاكي الظروف الفسيولوجية لكل حجرة / خطوة من الجهاز الهضمي. يتم تسجيل التطور الديناميكي للتوتر البيني في الموقع في جميع أنحاء الهضم المعدي المعوي المحاكي بأكمله. يتم قياس الخواص الميكانيكية للواجهات المهضومة ، مثل المرونة التوسعية واللزوجة ، بعد كل مرحلة هضم (عن طريق الفم ، المعدة ، الأمعاء الدقيقة). يمكن ضبط تكوين كل وسائط هضمية لمراعاة خصوصيات أمراض الجهاز الهضمي ، بما في ذلك أمراض الجهاز الهضمي ووسائط الجهاز الهضمي للرضع. يتم تحديد الآليات البينية المحددة التي تؤثر على التحلل البروتيني وتحلل الدهون ، مما يوفر أدوات لتعديل الهضم عن طريق الهندسة البينية للمستحلبات. يمكن التلاعب بالنتائج التي تم الحصول عليها لتصميم مصفوفات طعام جديدة بوظائف مخصصة مثل انخفاض الحساسية ، واستهلاك الطاقة المتحكم فيه ، وانخفاض قابلية الهضم.

المقدمة

يعد فهم كيفية هضم الدهون ، والتي تتضمن هضم المستحلب ، أمرا مهما لتصميم المنتجات بعقلانية بوظائف مخصصة¹. الركيزة لهضم الدهون هي مستحلب حيث يتم استحلاب الدهون عند الاستهلاك عن طريق العمل الميكانيكي والاختلاط مع المواد الخافضة للتوتر السطحي في الفم والمعدة. أيضا ، فإن معظم الدهون التي يستهلكها البشر مستحلبة بالفعل (مثل منتجات الألبان) ، وفي حالة الرضع أو بعض كبار السن ، هذا هو الشكل الوحيد للاستهلاك. وبالتالي ، فإن تصميم المنتجات القائمة على المستحلب مع ملامح هضم محددة مهم جدا في التغذية¹. علاوة على ذلك ، يمكن للمستحلبات تغليف وتقديم العناصر الغذائية أو الأدوية أو المواد الحيوية المحبة للدهون² لمعالجة حالات الجهاز الهضمي المختلفة مثل السمنة³ ، وإغناء المغذيات ، والحساسية الغذائية ، وأمراض الجهاز الهضمي. في مستحلبات الزيت في الماء ، تحاط قطرات الدهون بطبقات بينية من المستحلبات مثل البروتينات والمواد الخافضة للتوتر السطحي والبوليمرات والجسيمات والمخاليط⁴. دور المستحلبات ذو شقين: تثبيت المستحلب⁵ وحماية / نقل المركب المغلف إلى موقع معين. يعتمد تحقيق هضم مخصص للمستحلبات على تكوينها الأولي ولكنه يتطلب أيضا مراقبة التطور المستمر لهذه الواجهة أثناء العبور عبر الجهاز الهضمي (الشكل 1).

مخطط هضم الرضع; الهندسة البينية ، مصفوفات غذائية جديدة ، السمنة ، تقوية المغذيات.
الشكل 1: تطبيق الهندسة البينية للمستحلبات لمعالجة بعض حالات الجهاز الهضمي الرئيسية. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

هضم الدهون هو في النهاية عملية بينية لأنه يتطلب امتزاز الليباز (المعدة أو البنكرياس) على واجهة الزيت والماء لقطرات الدهون المستحلبة عبر الطبقة البينية للوصول إلى الدهون الثلاثية الموجودة في الزيت وتحللها إلى أحماض دهنية حرة وأحادي الجلسريد⁶. هذا مخطط في الشكل 2. يتنافس إنزيم الليباز المعدي مع البيبسين والفوسفوليبيدات في المعدة على واجهة الزيت والماء (الشكل 2، الهضم في المعدة). بعد ذلك ، يتنافس الليباز / الكوليباز البنكرياسي مع التربسين / الكيموتريبسين ، والدهون الفوسفاتية ، والأملاح الصفراوية ، والمنتجات الهضمية في الأمعاء الدقيقة. يمكن أن يغير البروتياز التغطية البينية ، ويمنع أو يفضل امتزاز الليباز ، في حين أن الأملاح الصفراوية نشطة للغاية على السطح وتحل محل معظم المستحلب المتبقي لتعزيز امتزاز الليباز (الشكل 2 ، الهضم المعوي). في النهاية ، يعتمد معدل ومدى تحلل الدهون على الخصائص البينية للمستحلب الأولي / المهضوم في المعدة ، مثل السماكة ، والوصلات بين الجزيئات / داخل الجزيئات ، والتفاعلات الكهروستاتيكية والمعقمة. وبناء على ذلك ، فإن مراقبة تطور الطبقة البينية أثناء هضمها توفر منصة تجريبية لتحديد الآليات والأحداث البينية التي تؤثر على امتزاز الليباز ، وبالتالي هضم الدهون.

مخطط عملية الهضم; يظهر هضم المعدة والأمعاء لمستحلبات الطعام بالإنزيمات.
الشكل 2: شكل تخطيطي يوضح دور السطوح البينية في هضم الليبيدات المعدية المعوية. يغير التحلل المائي للببسين التركيب السطحي في مرحلة المعدة ، بينما يتحلل الليباز المعدي الدهون الثلاثية. في الأمعاء الدقيقة ، يقوم التربسين / الكيموتريبسين بتحلل الفيلم البيني ، بينما يستمر تحلل الدهون عن طريق امتزاز BS / lipases ، والتحلل المائي للدهون الثلاثية ، وامتصاص المنتجات المحللة للدهون عن طريق الذوبان في مذيلات BS / المجمع. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

يتم تنفيذ معدات إسقاط القلادة في جامعة غرناطة (UGR) بتقنية حاصلة على براءة اختراع ، وهي الشعيرات الدموية المزدوجة المحورية ، والتي تتيح تبادل الطور الفرعي للحل السائب⁷. تتكون الشعيرات الدموية ، التي تحمل قطرة القلادة ، من ترتيب من شعريتين متحدتي المحور متصلتين بشكل مستقل بكل قناة من حاقن دقيق مزدوج. يمكن لكل حاقن دقيق أن يعمل بشكل مستقل ، مما يسمح بتبادل المحتوى المتساقط عن طريق التدفق⁷. وفقا لذلك ، يتكون تبادل الطور الفرعي من الحقن المتزامن للمحلول الجديد مع الشعيرات الدموية الداخلية واستخراج المحلول السائب مع الشعيرات الدموية الخارجية باستخدام نفس معدل التدفق. تسمح هذه العملية باستبدال المحلول السائب دون أي اضطراب في المنطقة البينية أو حجم القطرة. تمت ترقية هذا الإجراء لاحقا إلى تبادل متعدد الأطوار الفرعية ، والذي يسمح بما يصل إلى ثمانية تبادلات متسلسلة للمرحلة الفرعية للمحلول السائب^{للقطرات 8}. يتيح ذلك محاكاة عملية الهضم في قطرة مائية واحدة معلقة في وسط دهني عن طريق تبادل المحلول السائب بالتتابع مع وسائط اصطناعية تحاكي المقصورات المختلفة (الفم والمعدة والأمعاء الدقيقة). يتم تمثيل الإعداد بأكمله في الشكل 3 ، بما في ذلك تفاصيل المكونات. يتم توصيل المحاقن الموجودة في الحاقن الدقيق بالصمامات الثمانية ، كل منها متصل بأنبوب طرد مركزي دقيق يحتوي على السائل الهضمي الاصطناعي مع المكونات الموضحة في الشكل 2.

إعداد الحقن المجهري مع مصدر الضوء ، وجهاز تحديد المواقع الدقيقة ، وكاميرا CCD لتحليل الخلايا.
الشكل 3: منظر عام للأخطبوط مع جميع المكونات. كاميرا CCD ، المجهر ، محدد الموضع الدقيق ، الخلية المستقرة بالحرارة ، والشعيرات الدموية المزدوجة متصلة بشكل مستقل بحاقن دقيق مزدوج مع حقنتين متصلتين بثمانية صمامات vias. تتصل كل حقنة بأنابيب شعرية وأربعة أنابيب طرد مركزي دقيقة مع عينة وتفريغ واحد. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

يوضح الشكل 4 أ كيف يتم حقن كل من موائل الهضم الاصطناعي في قطرة القلادة عن طريق تبادل الطور الفرعي عبر الشعيرات الدموية المزدوجة. يمكن تطبيق كل مركب هضمي مفصل في الشكل 2 في وقت واحد / بالتتابع ، لمحاكاة المرور عبر الجهاز الهضمي. تحتوي السوائل الهضمية الاصطناعية على إنزيمات مختلفة ومواد خافضة للتوتر السطحي الحيوي ، والتي تغير التوتر البيني للمستحلب الأولي ، كما هو مخطط في الشكل 4 ب. يسجل برنامج DINATEN (انظر جدول المواد) ، الذي تم تطويره أيضا في UGR ، تطور التوتر البيني في الوقت الفعلي حيث يتم هضم الطبقة البينية الأولية في المختبر. أيضا ، بعد كل مرحلة هضمية ، يتم حساب المرونة التوسعية للطبقة البينية عن طريق فرض تذبذبات دورية للحجم / المنطقة البينية على الطبقة البينية المستقرة وتسجيل استجابة التوتر بين الأنف. يمكن أن تتنوع الفترة / التردد وسعة التذبذب ، وتوفر معالجة الصور باستخدام البرنامج CONTACTO المعلمات الريولوجية التوسعية⁸.

مخطط تفاعل الإنزيم والرسم البياني ، التوتر البيني مقابل وقت الهضم ، التحلل البروتيني ، تحلل الدهون.
الشكل 4: أمثلة على ملامح الهضم . (أ) تخضع طبقة المستحلب الأولية لوسائط هضمية اصطناعية موضوعة في جهاز الطرد المركزي الدقيق عن طريق تبادل الطور الفرعي المتسلسل للمحاليل المختلفة في قطرة القلادة. (ب) التطور العام للتوتر البيني (المحور ص) للمستحلب الأولي كدالة للوقت (المحور السيني) حيث يتم هضمه في المختبر بواسطة مختلف الإنزيمات / المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوي في الوسائط الاصطناعية. يقيس تبادل المرحلة الفرعية النهائية مع السائل المعوي العادي امتزاز الدهون المهضومة عن طريق الذوبان في المذيلات المختلطة. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

تقدم هذه الدراسة البروتوكول العام المصمم لقياس الهضم في المختبر للطبقات البينية باستخدام معدات إسقاط القلادة⁹. تخضع الطبقة البينية الأولية بالتتابع لظروف تحاكي المرور عبر الجهاز الهضمي ، كما هو موضح في الشكل 2. يتم حقن هذه الوسائط الهضمية المختلفة في قطرة القلادة عن طريق تبادل الطور الفرعي للحلول المختلفة الموجودة في أنابيب الطرد المركزي الدقيقة (الشكل 4 أ). يمكن تخصيص تركيبة هذه الوسائط اعتمادا على ظروف الجهاز الهضمي التي سيتم تقييمها ، وهي تحلل البروتين المعدي / المعوي / تحلل الدهون ، مما يسمح بقياس الآثار التراكمية و sinergies¹⁰. تتبع الظروف التجريبية المستخدمة لمحاكاة عملية الهضم في كل حجرة بروتوكول الإجماع الدولي الذي نشرته INFOGEST الذي يوضح بالتفصيل درجة الحموضة وكميات الشوارد والإنزيمات¹¹. يسمح الجهاز التجريبي القائم على قطرة القلادة بتسجيل التوتر البيني في الموقع طوال عملية الهضم المحاكاة. يتم حساب الريولوجيا التوسعية للطبقة البينية في نهاية كل خطوة هضمية. بهذه الطريقة ، يقدم كل مستحلب ملف تعريف هضم يوضح خصائص الواجهات المهضومة ، كما هو موضح في الشكل 4 ب. هذا يسمح باستخراج الاستنتاجات المتعلقة بقابليتها أو مقاومتها للمراحل المختلفة من عملية الهضم. بشكل عام ، تحتوي الوسائط الهضمية الاصطناعية على حمض / درجة الحموضة الأساسية ، والكهارل ، والبروتياز (المعدة والأمعاء) ، والليباز (المعدة والأمعاء) ، والأملاح الصفراوية ، والدهون الفوسفاتية ، والتي تذوب في سوائل الجهاز الهضمي الخاصة بها (المعدة أو الأمعاء). يوضح الشكل 4B صورة عامة لتطور التوتر البيني للمستحلب ، الذي تعرض أولا لعمل البروتياز ، يليه الليباز. بشكل عام ، يعزز التحلل البروتيني للطبقة البينية زيادة التوتر البيني بسبب امتزاز الببتيدات المتحللة ^9,12 ، بينما يؤدي تحلل الدهون إلى انخفاض حاد جدا في التوتر البيني بسبب امتزاز الأملاح الصفراوية والليباز ¹³. يستنفد تبادل المرحلة الفرعية النهائي مع السائل المعوي المحلول الأكبر من المواد غير الممتصة / المهضومة ويعزز امتصاص المركبات القابلة للذوبان وإذابة الدهون المهضومة في المذيلات المختلطة. يتم قياس ذلك من خلال زيادة التوتر السطحي المسجل (الشكل 4 ب).

باختصار ، يسمح التصميم التجريبي الذي تم تنفيذه في قطرة القلادة لمحاكاة الهضم في المختبر في قطرة واحدة بقياس التأثيرات التراكمية والتآزر حيث يتم تطبيق عملية الهضم بالتتابع على الطبقة البينية الأولية¹⁰. يمكن ضبط تكوين كل وسائط هضمية بسهولة لمراعاة خصوصيات أمراض الجهاز الهضمي ، بما في ذلك أمراض الجهاز الهضمي أو وسائط الجهاز الهضمي للرضع¹⁴. بعد ذلك ، يمكن استخدام تحديد الآليات البينية التي تؤثر على التحلل البروتيني وتحلل الدهون لتعديل الهضم عن طريق الهندسة البينية للمستحلبات. يمكن تطبيق النتائج التي تم الحصول عليها في تصميم مصفوفات غذائية جديدة ذات وظائف مخصصة مثل انخفاض الحساسية ، واستهلاك الطاقة المتحكم فيه ، وانخفاض قابلية الهضم¹⁵،^16،17،18^،¹⁹.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

1. تسلسل التنظيف لجميع الأواني الزجاجية المستخدمة في تجارب علوم السطح

افرك الأواني الزجاجية بمحلول تنظيف مركز (انظر جدول المواد) مخفف بالماء (10٪).
اشطفه جيدا بسلسلة من ماء الصنبور والبروبانول والماء المقطر والماء عالي النقاء. تجف في المقصورة وتخزينها في خزانة مغلقة حتى الاستخدام.

2. إعداد عينة

تحضير وسائط الجهاز الهضمي الاصطناعية وفقا لبروتوكولات INFOGEST الموحدة¹¹^،²⁰ (انظر جدول المواد). لمزيد من التفاصيل ، انظر الجدول 1 وقم بتضمين تعديلات صغيرة لمتطلبات العمل البيني لمنع التلوث النشط للسطح وتخفيف العينات ( 1 :10)¹⁰.
قم بإعداد محلول المستحلب باتباع الخطوات أدناه.
1. تحضير 0.01 لتر من محلول مركز من (1 كجم· L⁻¹) مستحلب أو خليط من المستحلبات (انظر جدول المواد) في مخزن مؤقت أولي (الجدول 1) ويحفظ تحت الإثارة الخفيفة طوال الليل.
2. تمييع إلى 0.1 كجم· L⁻¹ (أو كما هو مطلوب) لتشبع الواجهة ؛ الوصول إلى هضبة زائفة في التوتر البيني بعد 1 ساعة من الامتزاز في منطقة بينية ثابتة بعد التقرير^{المنشور سابقا 21}.
3. يحفظ تحت الهياج الخفيف لمدة 15 دقيقة قبل الاستخدام.
تنقية مرحلة النفط.
1. تحضير خليط من الزيت النباتي (عباد الشمس ، الزيتون ، تريولين ، إلخ.) وراتنجات ميتاسيليكات المغنيسيوم (انظر جدول المواد) بنسبة 2: 1 وزن / وزن في دورق كبير. يحفظ تحت التحريض الميكانيكي المعتدل لمدة 3 ساعات على الأقل.
2. جهاز طرد مركزي للخليط على 8000 × جم لمدة 30 دقيقة في درجة حرارة الغرفة في جهاز طرد مركزي تجاري (انظر جدول المواد).
3. قم بتصفية خليط الزيت تحت فراغ باستخدام مرشح حقنة (حجم مسام 0.2 ميكرومتر) (انظر جدول المواد). يخزن في زجاجات كهرمانية نظيفة محكمة الغلق ومغطاة بالنيتروجين حتى الاستخدام.

3. معايرة وتنظيف الأخطبوط

شطف جميع الأنابيب بالماء عالي النقاء عن طريق ضبط سلسلة من تنظيف كل من المحاقن وجميع الصمامات من خلال الشعيرات الدموية (الصمامات 6/4) والمخرج الخارجي (صمام 8-اللون الأزرق). قم بذلك عن طريق الضغط على زر التنظيف في مربع الحوار الأيسر (الشكل التكميلي 1 أ).
تحقق من التوتر السطحي⁷ من الماء في درجة حرارة الغرفة عن طريق تكوين قطرة ماء والقياس في الوقت الفعلي لمدة 5 دقائق (الشكل التكميلي 1B ، C).
1. اضبط الكثافة التفاضلية على الهواء والماء (0.9982 كجم · L⁻¹) في مربع الحوار الأيسر، الشكل التكميلي 1B.
املأ الكوفيت النظيف (الزجاج البصري) ب 0.002 لتر من الزيت النباتي النظيف وضعه في حامل الكوفيت في الخلية الثرموستاتية (الشكل 3).
اضبط منظم الحرارة واترك توازن درجة الحرارة عند 37 درجة مئوية.
تحقق من التوتر السطحي لزيت الماء في درجة حرارة الغرفة⁷.
1. اضبط الكثافة التفاضلية على الزيت النباتي والماء (زيت الزيتون: 0.800 كجم · L⁻¹) (الشكل التكميلي 1C).
2. حقن 40 ميكرولتر بمعدل 0.5 ميكرولتر^·s−1 والقياس في الوقت الحقيقي كل ثانية حتى نهاية الحقن. هذه عملية ديناميكية بسيطة (الشكل التكميلي 1B ، D).
3. ارسم التوتر السطحي كدالة لحجم القطرة في ورقة بيانات.
4. تحقق من أن نطاق حجم القطرة يوفر قيمة للتوتر السطحي بشكل مستقل عن حجم القطرة. ارسم المنطقة البينية كدالة لحجم القطرات.
5. برمجة عملية تحتوي على خطوتين (الشكل التكميلي 1B والشكل التكميلي 2A) باتباع الخطوات أدناه.
  1. باستخدام حقنة داخلية ، قم بحقن حجم موجود داخل هذا النطاق من التوتر السطحي المستمر.
  2. حافظ على ثبات المنطقة البينية عند القيمة المحددة في الخطوة 3.5.4 وسجل التوتر البيني لمدة 5 دقائق⁷.

4. برمجة عملية تجريبية واحدة في ديناتين لكل خطوة هضمية

ملاحظة: للاطلاع على معلمات العملية، انظر الشكل التكميلي 1B.

قم بإجراء التحكم الأولي.
1. لتشكيل السقوط ، قم بحقن 10 ميكرولتر (±5 ميكرولتر) من محلول المستحلب في الشعيرات الدموية (الصمام 6) (الشكل التكميلي 2 أ).
2. سجل الامتزاز في منطقة بينية ثابتة 21 من 20 مم 2 (±10 مم²) لمدة 1 ساعة (الشكل التكميلي 2B).
3. سجل الريولوجيا التوسعية⁸ (الشكل التكميلي 2C).
  1. اضبط سعة التذبذب على 1.25 ميكرولتر ، الفترة 10 ثوان.
  2. سجل الامتزاز في المنطقة البينية المحددة (الخطوة 4.1.2) لمدة 10 ثوان.
  3. كرر الخطوة 4.1.3 في فترات مختلفة: 5 ثوان و 20 ثانية و 50 ثانية و 100 ثانية.
سجل الهضم في المعدة.
1. سجل الامتزاز²¹ في المنطقة البينية المحددة لمدة 10 ثوان.
2. تبادل الطور الفرعي⁷ مع السائل في الصمام 2 (sSGF) وإنزيمات المعدة (الجدول 1) (الشكل التكميلي 2D).
  1. املأ المحقنة اليسرى من الصمام 2. حقن 125 ميكرولتر في الصمام 6 الشعيرات الدموية مع المحقنة اليسرى في 5 ميكرولتر·s⁻¹.
  2. استخراج 125 ميكرولتر من الشعيرات الدموية مع الحقنة اليمنى في 5 ميكرولتر·s⁻¹. قم بتفريغ المحقنة اليمنى للخروج من الصمام 8. كرر الخطوات 4.2.2.1-4.2.2.2 10 مرات لضمان التبادل الكامل.
3. سجل الامتزاز²¹ في المنطقة البينية المحددة في الخطوة 4.1.2 لمدة ساعة واحدة (الشكل التكميلي 2B).
4. سجل الريولوجيا التوسعية⁸ (الشكل التكميلي 2C).
  1. اضبط سعة التذبذب على 1.25 ميكرولتر ، الفترة 10 ثوان.
  2. سجل امتزاز المنطقة البينية المحددة في الخطوة 4.1.2 لمدة 10 ثوان. كرر في فترات مختلفة: 5 ثوان ، 20 ثانية ، 50 ثانية ، 100 ثانية.
سجل الهضم المعوي.
1. سجل الامتزاز²¹ في المنطقة البينية المحددة في الخطوة 4.1.2 لمدة 10 ثوان (الشكل التكميلي 2B).
2. تبادل الطور الفرعي⁷ مع السائل في الصمام 3 (sSIF) والإنزيمات المعوية / الأملاح الصفراوية / الدهون الفوسفاتية (الجدول 1) (الشكل التكميلي 2D).
  1. املأ المحقنة اليسرى من الصمام 2. حقن 125 ميكرولتر في الصمام 6 الشعيرات الدموية مع المحقنة اليسرى في 5 ميكرولتر·s⁻¹. استخراج 125 ميكرولتر من الشعيرات الدموية مع الحقنة اليمنى في 5 ميكرولتر·s⁻¹.
  2. قم بتفريغ المحقنة اليمنى للخروج من الصمام 8. كرر الخطوات 4.3.2.1-4.3.2.2 10 مرات لضمان التبادل الكامل.
3. سجل الامتزاز²¹ في المنطقة البينية المحددة في الخطوة 4.1.2 لمدة 1 ساعة.
4. سجل الريولوجيا التوسعية⁸ (الشكل التكميلي 2C).
  1. اضبط سعة التذبذب على 1.25 ميكرولتر ، الفترة 10 ثوان.
  2. سجل الامتزاز في المنطقة البينية المحددة في الخطوة 4.1.2 لمدة 10 ثوان.
  3. كرر في فترات مختلفة: 5 ثوان ، 20 ثانية ، 50 ثانية ، 100 ثانية.
سجل الامتزاز باتباع الخطوات أدناه.
1. سجل الامتزاز²¹ في المنطقة البينية المحددة في الخطوة 4.1.2 لمدة 10 ثوان (الشكل التكميلي 2B).
2. تبادل الطور الفرعي⁷ مع السائل في الصمام 5 (sSIF) (الجدول 1 ، الشكل التكميلي 2D).
  1. املأ المحقنة اليسرى من الصمام 5. حقن 125 ميكرولتر في صمام 5 شعري مع المحقنة اليسرى في 5 ميكرولتر · ثانية ^{− 1}.
  2. استخراج 125 ميكرولتر من الشعيرات الدموية مع الحقنة اليمنى في 5 ميكرولتر·s⁻¹. قم بتفريغ المحقنة اليمنى للخروج من الصمام 8. كرر الخطوات 4.4.2.1-4.4.2.2 10 مرات لضمان التبادل الكامل.
3. سجل الامتزاز²¹ في المنطقة البينية المحددة في الخطوة 4.1.2 لمدة ساعة واحدة (الشكل التكميلي 2B).
4. سجل الريولوجيا التوسعية⁸ (الشكل التكميلي 2C).
  1. الحفاظ على سعة 1.25 ميكرولتر ، الفترة 10 ثانية.
  2. سجل الامتزاز في المنطقة البينية المحددة في الخطوة 4.1.2 لمدة 10 ثوان.
  3. كرر الخطوة 4.4.4 في فترات مختلفة: 5 ثوان ، 20 ثانية ، 50 ثانية ، 100 ثانية.

5. إعداد التجربة

املأ أنابيب الطرد المركزي الدقيقة بوسائط الهضم الاصطناعية وقم بتوصيل كل منها بالصمام المعني بواسطة الأنبوب المقابل.
املأ الأنبوب في الصمامات 2-5 عن طريق التنظيف من الصمام 2 والصمام 3 والصمام 4 والصمام 5 إلى المخرج الخارجي (الصمام 8) (الشكل التكميلي 1 أ).
املأ الأنبوب في الصمام 1 عن طريق التنظيف من الصمام 1 إلى الصمام 6 شعري 5 مرات.
ضع الشعيرات الدموية في مرحلة الزيت. قم بتحميل المحقنة اليسرى بالصمام 1 (الحل الأولي ، الجدول 1).
ابدأ في المعالجة بالتتابع للخطوة 4.1 الأولية ، والخطوة 4.2 المعدة ، والخطوة 4.3 - الأمعاء ، والخطوة 4.4 - الامتزاز ، مع حفظ البيانات في نهاية كل عملية.

6. حساب المعلمات الريولوجية التوسعية باستخدام برنامج معالجة الصور CONTACTO⁸

ملاحظة: للحصول على التفاصيل، انظر مالدونادو فالديراما وآخرون ⁸.

قم بتحميل الصور المقابلة لتذبذب المنطقة بتردد وسعة معينين (الشكل التكميلي 3 أ).
اضغط على الريولوجيا (الشكل التكميلي 3B) واحصل على المعلمات التوسعية (الشكل التكميلي 3C).
انسخ النتائج والصقها في ورقة بيانات البيانات.

7. رسم النتائج التجريبية

أعد حساب عمود الوقت في كل خطوة من خطوات عملية الهضم عن طريق إضافة البيانات الأخيرة لوقت الخطوة السابقة.
ارسم التوتر السطحي مقابل الوقت الإضافي لكل خطوة من خطوات عملية الهضم المستخدمة.
ارسم التوتر السطحي النهائي / المرونة التوسعية واللزوجة التي تم الحصول عليها في نهاية كل خطوة مقابل مرحلة الهضم: الهضم الأولي ، والهضم المعدي ، وهضم الاثني عشر ، والامتزاز.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

يعرض هذا القسم أمثلة مختلفة لملفات تعريف الهضم المقاسة باستخدام الأخطبوط. يظهر المظهر العام لمطابقات ملف الهضم المحاكي في الشكل 4 ب. عادة ما يتم تمثيل التوتر السطحي ضد الوقت في ملف الهضم. يتم تمثيل المراحل المختلفة / خطوات الهضم التي تم النظر فيها بألوان مختلفة. تشكل المرحلة الأولى الطبقة الأولية وتتوافق مع مرحلة الامتزاز للمستحلب أو البروتين / الفاعل بالسطح / البوليمر ، اعتمادا على كل حالة. بعد ذلك، تحقن السوائل الهضمية المختلفة عن طريق تبادل الطور الفرعي في محلول سائب يحتوي على الوسائط الج...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

توضح هذه المقالة بروتوكولا معمما لقياس الهضم في المختبر للطبقات البينية باستخدام معدات إسقاط قلادة. يمكن تعديل البروتوكول وفقا للمتطلبات المحددة للتجربة عن طريق ضبط تكوين المخازن الهضمية ، والتي تستند إلى بروتوكول INFOGEST^11,20 المنسق لتسهيل المقارنة مع الأدبيات. يمكن إضافة الإنزيمات الهاضمة والمواد الخافضة للتوتر السطحي بشكل فردي أو بالتتابع أو معا. يجب إجراء هذا الخيار الأخير بعناية لأن تشبع الطبقة البينية من شأنه أن يعيق الظواهر المختلفة من خلال توفير...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم مصالح مالية متنافسة معروفة أو علاقات شخصية يمكن أن تؤثر على العمل المذكور في هذه الورقة.

شكر وتقدير

تم تمويل هذا البحث من قبل المشاريع RTI2018-101309-B-C21 و PID2020-631-116615RAI00 ، بتمويل من MCIN / AEI / 10.13039 / 501100011033 ومن قبل "ERDF طريقة لصنع أوروبا". تم دعم هذا العمل (جزئيا) من قبل مجموعة فيزياء الغروانية الحيوية والسوائل (المرجع PAI-FQM115) بجامعة غرناطة (إسبانيا).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسم	الشركة	رقم فهرسي	التعليقات
ألفا كيموتريبسين من البنكرياس البقري	سيجما ألدريتش	C4129	إنزيم
بيتا لاكتوغلوبولين	سيجما ألدريتش	L0130	مستحلب
مصل الأبقار الألبومين	سيجما ألدريتش	9048-46-8	مستحلب
CaCl_{2< / sub>}	Sigma-Aldrich	10043-52-4
جهاز طرد مركزي	كرونتون أدوات	Centrikon T-124	لفصل الزيت والراتنجات بكتين
الحمضيات	Sigma-Aldrich	P9135	Emulsfier
co-lipase FROM PORCINE PANCREAS	Sigma	C3028	Enzyme
CONTACTO	جامعة غرناطة (UGR)		https://core.ugr.es/dinaten/ ، آخر وصول: 07/18/2022
DINATEN	جامعة غرناطة (UGR)		https://core.ugr.es/dinaten/ ، آخر وصول: 07/18/2022
ليباز المعدة	Lipolytech	RGE15-1G	إنزيم
مصل بشري ألبومين	سيجما-ألدريتش	70024-90-7	مستحلب
INFOGEST			http://www.proteomics.ch/IVD/
ليباز من بنكرياس الخنازير ، النوع الثاني	سيجما ألدريتش	L33126	إنزيم
ميتاسيليكات المغنيسيوم راتنجات	Fluka	1343-88-0	راتنجات لتنقية الزيت
Micro 90	المنتجات الدولية	M-9051-04	Cleaner
NaCl	Sigma	7647-14-5	Electrolyte
NaH_{2< / sub>PO_{4< / sub>}}	Scharlau	10049-21-5	لتحضير العازلة
Octopus	Producciones Cient & iacute ؛ ficas y T & eacute; cnicas SL (G & oacute ؛ جرة ، إسبانيا)		معدات إسقاط Pendandt المنفذة مع تبادل متعدد المراحل
الفرعية زيت الزيتون	Sigma-Aldrich	1514
البنكرياس من البنكرياس الخنازير	Sigma	P7545-25 جم	إنزيم
البيبسين	سيجما ألدريتش	P6887	إنزيم
بلورونيك F127	سيجما	P2443	مستحلب
بلورونيك F68	سيجما	P1300	مستحلب
الصوديوم ديوكسيكولات	سيجما		أملاح صفراوية
الصوديوم glycodeoxycholate	Sigma	C9910	أملاح الصفراء
الصوديوم taurocholate	Sigma	86339	أملاح الصفراء
مرشح حقنة	Millex-DP	SLGP033R	فلتر الحقنة 0.22 & مايكرو; م حجم المسام بولي إيثر سلفون
التربسين	سيجما ألدريتش	T1426	إنزيم

إلكتروليت زيت

المراجع

McClements, D. J. The biophysics of digestion: Lipids. Current Opinion in Food Science. 21, 1-6 (2018).
McClements, D. J., Li, Y. Structured emulsion-based delivery systems: Controlling the digestion and release of lipophilic food components. Advances in Colloid and Interface Science. 159 (2), 213-228 (2010).
Corstens, M. N., et al. Food-grade micro-encapsulation systems that may induce satiety via delayed lipolysis: A review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 57 (10), 2218-2244 (2017).
Aguilera-Garrido, A., del Castillo-Santaella, T., Galisteo-González, F., Gálvez-Ruiz, M. J., Maldonado-Valderrama, J. Investigating the role of hyaluronic acid in improving curcumin bioaccessibility from nanoemulsions. Food Chemistry. 351, 129301(2021).
Rodríguez Patino, J. M., Carrera Sánchez, C., Rodríguez Niño, M. R. Implications of interfacial characteristics of food foaming agents in foam formulations. Advances in Colloid and Interface Science. 140 (2), 95-113 (2008).
Wilde, P. J., Chu, B. S. Interfacial & colloidal aspects of lipid digestion. Advances in Colloid and Interface Science. 165 (1), 14-22 (2011).
Cabrerizo-Vílchez, M. A., Wege, H. A., Holgado-Terriza, J. A., Neumann, A. W. Axisymmetric drop shape analysis as penetration Langmuir balance. Review of Scientific Instruments. 70 (5), 2438-2444 (1999).
Maldonado-Valderrama, J., Muros-Cobos, J. L., Holgado-Terriza, J. A., Cabrerizo-Vílchez, M. A. Bile salts at the air-water interface: Adsorption and desorption. Colloids and surfaces B: Biointerfaces. 120, 176-183 (2014).
Maldonado-Valderrama, J., Terriza, J. A. H., Torcello-Gómez, A., Cabrerizo-Vílchez, M. A. In vitro digestion of interfacial protein structures. Soft Matter. 9, 1043-1053 (2013).
Maldonado-Valderrama, J. Probing in vitro digestion at oil-water interfaces. Current Opinion in Colloid and Interface Science. 39, 51-60 (2019).
Brodkorb, A., et al. INFOGEST static in vitro simulation of gastrointestinal food digestion. Nature Protocols. 14 (4), 991-1014 (2019).
del Castillo-Santaella, T., Maldonado-Valderrama, J., Molina-Bolivar, J. A., Galisteo-Gonzalez, F. Effect of cross-linker glutaraldehyde on gastric digestion of emulsified albumin. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 145, 899-905 (2016).
Macierzanka, A., Torcello-Gómez, A., Jungnickel, C., Maldonado-Valderrama, J. Bile salts in digestion and transport of lipids. Advances in Colloid and Interface Science. 274, 102045(2019).
Maldonado-Valderrama, J., Torcello-Gómez, A., del Castillo-Santaella, T., Holgado-Terriza, J. A., Cabrerizo-Vílchez, M. A. Subphase exchange experiments with the pendant drop technique. Advances in Colloid and Interface Science. 222, 488-501 (2015).
Bellesi, F. A., Ruiz-Henestrosa, V. M. P., Maldonado-Valderrama, J., Del Castillo Santaella, T., Pilosof, A. M. R. Comparative interfacial in vitro digestion of protein and polysaccharide oil/water films. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 161, 547-554 (2018).
Del Castillo-Santaella, T., Sanmartín, E., Cabrerizo-Vílchez, M. A., Arboleya, J. C., Maldonado-Valderrama, J. Improved digestibility of β-lactoglobulin by pulsed light processing: A dilatational and shear study. Soft Matter. 10 (48), 9702-9714 (2014).
Infantes-Garcia, M. R., et al. In vitro gastric lipid digestion of emulsions with mixed emulsifiers: Correlation between lipolysis kinetics and interfacial characteristics. Food Hydrocolloids. 128, 107576(2022).
del Castillo-Santaella, T., Cebrián, R., Maqueda, M., Gálvez-Ruiz, M. J., Maldonado-Valderrama, J. Assessing in vitro digestibility of food biopreservative AS-48. Food Chemistry. 246, 249-257 (2018).
Torcello-Gómez, A., Maldonado-Valderrama, J., Jódar-Reyes, A. B., Cabrerizo-Vílchez, M. A., Martín-Rodríguez, A. Pluronic-covered oil-water interfaces under simulated duodenal conditions. Food Hydrocolloids. 34, 54-61 (2014).
Minekus, M., et al. A standardised static in vitro digestion method suitable for food - an international consensus. Food & Function. 5 (6), 1113-1124 (2014).
Wege, H. A., Holgado-Terriza, J. A., Cabrerizo-Vílchez, M. A. Development of a constant surface pressure penetration langmuir balance based on axisymmetric drop shape analysis. Journal of Colloid and Interface Science. 249 (2), 263-273 (2002).
del Castillo-Santaella, T., et al. Hyaluronic acid and human/bovine serum albumin shelled nanocapsules: Interaction with mucins and in vitro digestibility of interfacial films. Food Chemistry. 383, 132330(2022).
Aguilera-Garrido, A., et al. Applications of serum albumins in delivery systems: Differences in interfacial behaviour and interacting abilities with polysaccharides. Advances in Colloid and Interface Science. 290 (5), 102365(2021).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

في المختبر هضم المستحلبات في قطرة واحدة عن طريق تبادل متعدد الأطوار الفرعية لسوائل الجهاز الهضمي المحاكاة