Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

In vitro Vertering van emulsies in een enkele druppel via multi-subfase-uitwisseling van gesimuleerde gastro-intestinale vloeistoffen

3.3K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/64158

⸱

18 november 2022

 ,  ,  , 
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

In dit artikel

Samenvatting

Een hangende drop surface filmbalans geïmplementeerd met een multi-subfase uitwisseling, bijgenaamd de OCTOPUS, maakt het mogelijk om spijsverteringsproblemen na te bootsen door de sequentiële subfase-uitwisseling van de originele bulkoplossing met gesimuleerde gastro-intestinale vloeistoffen. De gesimuleerde in vitro vertering wordt gemonitord door in situ de interfaciale spanning van de verteerde interfaciale laag te registreren.

Samenvatting

Emulsies worden momenteel gebruikt om voedingsstoffen en medicijnen in te kapselen en te leveren om verschillende gastro-intestinale aandoeningen aan te pakken, zoals obesitas, verrijking van voedingsstoffen, voedselallergieën en spijsverteringsziekten. Het vermogen van een emulsie om de gewenste functionaliteit te bieden, namelijk het bereiken van een specifieke plaats in het maagdarmkanaal, het remmen / vertragen van lipolyse of het vergemakkelijken van de verteerbaarheid, hangt uiteindelijk af van de gevoeligheid voor enzymatische afbraak in het maagdarmkanaal. In olie-in-water emulsies worden lipidedruppels omgeven door interfaciale lagen, waar de emulgatoren de emulsie stabiliseren en de ingekapselde verbinding beschermen. Het bereiken van een op maat gemaakte verteerbaarheid van emulsies hangt af van hun oorspronkelijke samenstelling, maar vereist ook het monitoren van de evolutie van die interfaciale lagen terwijl ze worden onderworpen aan verschillende fasen van gastro-intestinale spijsvertering. Een hangende drop-oppervlaktefilmbalans geïmplementeerd met een multi-subfase-uitwisseling maakt het mogelijk om de in vitro vertering van emulsies te simuleren in een enkele waterige druppel ondergedompeld in olie door een aangepast statisch verteringsmodel toe te passen. De doorvoer door het maagdarmkanaal wordt nagebootst door de subfase-uitwisseling van de oorspronkelijke druppel bulkoplossing met kunstmatige media, waarbij de fysiologische omstandigheden van elk compartiment / stap van het maagdarmkanaal worden nagebootst. De dynamische evolutie van de interfaciale spanning wordt in situ vastgelegd gedurende de hele gesimuleerde gastro-intestinale spijsvertering. De mechanische eigenschappen van verteerde interfaces, zoals interfaciale dilatatie-elasticiteit en viscositeit, worden gemeten na elke verteringsfase (oraal, maag, dunne darm). De samenstelling van elk spijsverteringsmedium kan worden afgestemd om rekening te houden met de bijzonderheden van de spijsverteringsaandoeningen, waaronder gastro-intestinale pathologieën en spijsverteringsmedia voor zuigelingen. De specifieke interfaciale mechanismen die van invloed zijn op proteolyse en lipolyse worden geïdentificeerd en bieden hulpmiddelen om de spijsvertering te moduleren door de interfaciale engineering van emulsies. De verkregen resultaten kunnen worden gemanipuleerd voor het ontwerpen van nieuwe voedselmatrices met op maat gemaakte functionaliteiten zoals lage allergeniciteit, gecontroleerde energie-inname en verminderde verteerbaarheid.

Inleiding

Begrijpen hoe vet wordt verteerd, waarbij emulsievergisting betrokken is, is belangrijk om producten rationeel te ontwerpen met op maat gemaakte functionaliteit1. Het substraat voor vetvertering is een emulsie omdat vet wordt geëmulgeerd bij consumptie door mechanische actie en vermenging met biosurfactanten in de mond en maag. Ook is het grootste deel van het vet dat door mensen wordt geconsumeerd al geëmulgeerd (zoals melkproducten) en in het geval van baby's of sommige ouderen is dit de enige vorm van consumptie. Daarom is het ontwerp van op emulsie gebaseerde producten met specifieke spijsverteringsprofielen erg belangrijk in voeding1. Bovendien kunnen emulsies voedingsstoffen, medicijnen of lipofiele bioactieve stoffen inkapselen en leveren2 om verschillende gastro-intestinale aandoeningen aan te pakken, zoals obesitas3, verrijking van voedingsstoffen, voedselallergieën en spijsverteringsziekten. In olie-in-water emulsies worden lipidedruppels omgeven door interfaciale lagen van emulgatoren zoals eiwitten, oppervlakteactieve stoffen, polymeren, deeltjes en mengsels4. De rol van emulgatoren is tweeledig: stabiliseer de emulsie5 en bescherm/transporteer de ingekapselde verbinding naar een specifieke locatie. Het bereiken van een op maat gemaakte verteerbaarheid van emulsies hangt af van hun oorspronkelijke samenstelling, maar vereist ook het monitoren van de continue evolutie van deze interface tijdens de transit door het maagdarmkanaal (figuur 1).

figure-introduction-1
Figuur 1: Interfaciale engineering van emulsies toepassen om enkele van de belangrijkste gastro-intestinale aandoeningen aan te pakken. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Lipidenvertering is uiteindelijk een interfacial proces omdat het de adsorptie van lipasen (maag of pancreas) op het olie-water-grensvlak van geëmulgeerde lipidedruppels door de interfaciale laag vereist om de triglyceriden in de olie te bereiken en te hydrolyseren tot vrije vetzuren en monoacylglyceriden6. Dit is geschematiseerd in figuur 2. Maaglipase concurreert met pepsine en fosfolipiden in de maag voor de olie-water interface (Figuur 2, maagvertering). Vervolgens concurreren pancreaslipase / colipase met trypsine / chymotrypsine, fosfolipiden, galzouten en spijsverteringsproducten in de dunne darm. Proteasen kunnen de interfaciale dekking veranderen, waardoor lipase-adsorptie wordt voorkomen of begunstigd, terwijl galzouten zeer oppervlakteactief zijn en het grootste deel van de resterende emulgator verdringen om lipase-adsorptie te bevorderen (figuur 2, intestinale spijsvertering). Uiteindelijk zijn de snelheid en de omvang van lipolyse afhankelijk van de interfaciale eigenschappen van de initiële / maagverteerde emulsie, zoals de dikte, inter / intramoleculaire verbindingen en elektrostatische en sterische interacties. Dienovereenkomstig biedt het monitoren van de evolutie van de interfaciale laag terwijl deze wordt verteerd een experimenteel platform om interfaciale mechanismen en gebeurtenissen te identificeren die van invloed zijn op lipase-adsorptie en dus lipidenvertering.

figure-introduction-2
Figuur 2: Schematisch diagram dat de rol van interfaces in gastro-intestinale lipidenvertering illustreert. Pepsinehydrolyse verandert de interfaciale samenstelling in de maagfase, terwijl maaglipase triglyceriden hydrolyseert. In de dunne darm hydrolyseren trypsine / chymotrypsine de interfaciale film verder, terwijl lipolyse verloopt door de adsorptie van BS / lipasen, de hydrolyse van triglyceriden en de desorptie van lipolytische producten door oplosbaarheid in de BS-micellen / complex. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

De hanger drop apparatuur aan de Universiteit van Granada (UGR) is geïmplementeerd met een gepatenteerde technologie, de coaxiale dubbele capillaire, die subfase uitwisseling van de bulkoplossing mogelijk maakt7. Het capillair, dat de hangerdruppel vasthoudt, bestaat uit een opstelling van twee coaxiale haarvaten die onafhankelijk verbonden zijn met elk kanaal van een dubbele micro-injector. Elke microinjector kan onafhankelijk werken, waardoor de gedropte inhoud kan worden uitgewisseld door through-flow7. Dienovereenkomstig bestaat de subfase-uitwisseling uit de gelijktijdige injectie van de nieuwe oplossing met het binnenste capillair en de extractie van de bulkoplossing met het buitenste capillair met hetzelfde debiet. Dit proces maakt de vervanging van de bulkoplossing mogelijk zonder verstoring van het interfaciale gebied of het volume van de druppel. Deze procedure werd later opgewaardeerd tot een multi-subfase-uitwisseling, die maximaal acht opeenvolgende subfase-uitwisselingen van de druppelbulkoplossing8 mogelijk maakt. Dit maakt de simulatie van het spijsverteringsproces mogelijk in een enkele waterige druppel gesuspendeerd in lipidische media door de bulkoplossing sequentieel uit te wisselen met kunstmatige media die de verschillende compartimenten (mond, maag, dunne darm) nabootsen. De hele opstelling is weergegeven in figuur 3, inclusief de details van de componenten. De spuiten in de microinjector zijn verbonden met de acht vias-kleppen, die elk worden aangesloten op een microcentrifugebuis met de kunstmatige spijsverteringsvloeistof met componenten die zijn beschreven in figuur 2.

figure-introduction-3
Figuur 3: Algemeen beeld van de OCTOPUS met alle componenten. De CCD-camera, microscoop, micropositioner, thermogestabiliseerde cel en dubbel capillair onafhankelijk verbonden met een dubbele micro-injector met twee spuiten verbonden met acht vias-kleppen. Elke spuit wordt aangesloten op capillair, vier microcentrifugebuizen met monster en één ontlading. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 4A laat zien hoe elk van de kunstmatige spijsverteringsvloeistoffen druppelsgewijs in de hanger wordt geïnjecteerd door subfase-uitwisseling via het dubbele capillair. Elke spijsverteringsverbinding zoals beschreven in figuur 2 kan gelijktijdig/sequentieel worden aangebracht, waarbij de passage door het maagdarmkanaal wordt gesimuleerd. De kunstmatige spijsverteringsvloeistoffen bevatten verschillende enzymen en biosurfactanten, die de interfaciale spanning van de initiële emulgator veranderen, zoals geschematiseerd in figuur 4B. De software DINATEN (zie Materiaaltabel), ook ontwikkeld aan de UGR, registreert de evolutie van de interfaciale spanning in real time terwijl de initiële interfaciale laag in vitro wordt verteerd. Ook wordt na elke spijsverteringsfase de dilatatie-elasticiteit van de interfaciale laag berekend door periodieke oscillaties van volume / interfacial gebied op de gestabiliseerde interfaciale laag op te leggen en de respons van de interfaciale spanning te registreren. De periode/frequentie en de amplitude van de oscillatie kunnen worden gevarieerd en beeldverwerking met de software CONTACTO levert de dilatatiereologische parameters8.

figure-introduction-4
Figuur 4: Voorbeelden van verteringsprofielen. (A) De initiële emulgatorlaag wordt onderworpen aan kunstmatige spijsverteringsmedia die in de microcentrifuge worden geplaatst door sequentiële subfase-uitwisseling van de verschillende oplossingen in de hangende druppel. (B) De algemene evolutie van de interfaciale spanning (y-as) van de initiële emulgator als functie van de tijd (x-as) zoals deze in vitro wordt verteerd door de verschillende enzymen/biosurfactanten in de kunstmatige media. Een laatste subfase-uitwisseling met gewoon darmvocht meet de desorptie van verteerd lipide door oplosbaarheid in gemengde micellen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Deze studie presenteert het algemene protocol dat is ontworpen om de in vitro vertering van interfaciale lagen te meten met hangervalapparatuur9. De initiële interfaciale laag wordt achtereenvolgens onderworpen aan aandoeningen die de passage door het maagdarmkanaal nabootsen, zoals weergegeven in figuur 2. Deze verschillende spijsverteringsmedia worden in de hangende druppel geïnjecteerd door subfase-uitwisseling van de verschillende oplossingen in de microcentrifugebuizen (figuur 4A). De samenstelling van deze media kan worden aangepast afhankelijk van de gastro-intestinale aandoeningen die zullen worden geëvalueerd, namelijk maag / intestinale proteolyse / lipolyse, waardoor cumulatieve effecten en zondaarskunnen worden gemeten 10. De experimentele omstandigheden die worden gebruikt om het verteringsproces in elk compartiment na te bootsen, volgen het internationale consensusprotocol dat door INFOGEST is gepubliceerd en waarin de pH en hoeveelheden elektrolyten en enzymenworden beschreven 11. Het experimentele apparaat op basis van hangerval maakt het mogelijk om de interfaciale spanning in situ te registreren tijdens het gesimuleerde verteringsproces. De dilatationale reologie van de interfaciale laag wordt berekend aan het einde van elke spijsverteringsstap. Op deze manier biedt elke emulgator een verteringsprofiel dat de eigenschappen van de verteerde interfaces illustreert, zoals weergegeven in figuur 4B. Dit maakt het mogelijk om conclusies te trekken met betrekking tot de gevoeligheid of weerstand tegen de verschillende stadia van het spijsverteringsproces. Over het algemeen bevatten de kunstmatige spijsverteringsmedia zure / basische pH, elektrolyten, proteasen (maag en darm), lipasen (maag en darm), galzouten en fosfolipiden, die zijn opgelost in hun respectieve spijsverteringsvloeistoffen (maag of darm). Figuur 4B toont een generiek profiel van de evolutie van de interfaciale spanning van een emulgator, eerst onderworpen aan protease-actie, gevolgd door lipasen. Over het algemeen bevordert proteolyse van de interfaciale laag een toename van de interfaciale spanning als gevolg van de desorptie van gehydrolyseerde peptiden 9,12, terwijl lipolyse resulteert in een zeer steile vermindering van de interfaciale spanning als gevolg van de adsorptie van galzouten en lipasen13. Een laatste subfase-uitwisseling met darmvocht put de bulkoplossing van niet-geabsorbeerd / verteerd materiaal uit en bevordert de desorptie van oplosbare verbindingen en de oplosbaarheid van verteerde lipiden in gemengde micellen. Dit wordt gekwantificeerd door de toegenomen interfaciale spanning die is geregistreerd (figuur 4B).

Samenvattend, het experimentele ontwerp geïmplementeerd in de hangerdruppel om in vitro vertering in een enkele druppel te simuleren, maakt het mogelijk om cumulatieve effecten en synergieën te meten terwijl het spijsverteringsproces sequentieel wordt toegepast op de initiële interfaciale laag10. De samenstelling van elk spijsverteringsmedium kan eenvoudig worden afgestemd om rekening te houden met de bijzonderheden van de spijsverteringsaandoeningen, waaronder gastro-intestinale pathologieën of spijsverteringsmedia voor zuigelingen14. Vervolgens kan de identificatie van de interfaciale mechanismen die proteolyse en lipolyse beïnvloeden, worden gebruikt om de spijsvertering te moduleren door de interfaciale engineering van emulsies. De verkregen resultaten kunnen worden toegepast bij het ontwerpen van nieuwe voedselmatrices met op maat gemaakte functionaliteiten zoals lage allergeniciteit, gecontroleerde energie-inname en verminderde verteerbaarheid 15,16,17,18,19.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

1. Reinigingsvolgorde voor al het glaswerk dat wordt gebruikt in oppervlaktewetenschappelijke experimenten

  1. Schrob het glaswerk met een geconcentreerde reinigingsoplossing (zie Tabel met materialen) verdund in water (10%).
  2. Spoel grondig af met een reeks kraanwater, propanol, gedestilleerd water en ultrapuur water. Droog in een cabine en bewaar in een gesloten kast tot gebruik.

2. Monstervoorbereiding

  1. Bereid kunstmatige spijsverteringsmedia volgens de gestandaardiseerde INFOGEST-protocollen11,20 (zie Materiaaltabel). Zie tabel 1 voor nadere bijzonderheden en bevat kleine aanpassingen aan de eisen van de interfaciale werkzaamheden ter voorkoming van oppervlakteactieve verontreiniging en verdunning van monsters (1:10)10.
  2. Bereid de emulgatoroplossing volgens de onderstaande stappen.
    1. Bereid 0,01 l van een geconcentreerde oplossing van (1 kg· L−1) emulgator of een mengsel van emulgatoren (zie Materiaaltabel) in een initiële buffer (Tabel 1) en 's nachts onder lichte roering bewaren.
    2. Verdun tot 0,1 kg· L−1 (of zoals vereist) om de interface te verzadigen; een pseudoplateau in de interfaciale spanning bereiken na 1 uur adsorptie op een constant interfacial gebied na het eerder gepubliceerde rapport21.
    3. Houd onder milde agitatie gedurende 15 minuten voor gebruik.
  3. Zuiver de oliefase.
    1. Bereid een mengsel van plantaardige olie (zonnebloem, olijf, triolein, enz.) en magnesiummetasilicaatharsen (zie materiaaltabel) in een verhouding van 2:1 w/m in een groot bekerglas. Bewaren onder milde mechanische agitatie gedurende ten minste 3 uur.
    2. Centrifugeer het mengsel bij 8.000 x g gedurende 30 minuten bij kamertemperatuur in een commerciële centrifuge (zie Materiaaltabel).
    3. Filtreer het oliemengsel onder vacuüm met een spuitfilter (poriegrootte van 0,2 μm) (zie materiaaltabel). Bewaren in schone amberkleurige flessen verzegeld en bubbelend met stikstof tot gebruik.

3. Kalibratie en reiniging van de OCTOPUS

  1. Spoel alle slangen af met ultrapuur water door een volgorde van reiniging van beide spuiten en alle kleppen door een capillair (kleppen 6/4) en naar de externe uitgang (klep 8-blauwe kleur) in te stellen. Voer dit uit door op de knop Opschonen in het linkerdialoogvenster te drukken (aanvullende figuur 1A).
  2. Controleer de oppervlaktespanning7 van water bij kamertemperatuur door een waterdruppel te vormen en gedurende 5 minuten in realtime te meten (aanvullende figuur 1B, C).
    1. Stel de differentiële dichtheid in op lucht-water (0,9982 kg· L−1) in het linkerdialoogvenster , Aanvullende figuur 1B.
  3. Vul de schone cuvette (optisch glas) met 0,002 L schone plantaardige olie en plaats deze in de cuvettehouder in de thermostatische cel (figuur 3).
  4. Stel de thermostaat in en zorg voor temperatuurevenwichtigheid op 37 °C.
  5. Controleer de interfaciale spanning van water-olie bij kamertemperatuur7.
    1. Stel de differentiële dichtheid in op plantaardige olie-water (olijfolie: 0,800 kg· L−1) (aanvullende figuur 1C).
    2. Injecteer 40 μL met een snelheid van 0,5 μL·s−1 en meet elke seconde in realtime tot het einde van de injectie. Dit is een eenvoudig dynamisch proces (aanvullende figuur 1B, D).
    3. Plot de interfaciale spanning als functie van het druppelvolume in een gegevensblad.
    4. Controleer of het druppelvolumebereik een waarde biedt voor de interfaciale spanning die onafhankelijk is van het druppelvolume. Plot het interfaciale gebied als een functie van het druppelvolume.
    5. Programmeer een proces met twee stappen (aanvullende figuur 1B en aanvullende figuur 2A) volgens de onderstaande stappen.
      1. Injecteer met een binnenspuit een volume binnen dit bereik van constante interfaciale spanning.
      2. Houd het interfaciale gebied constant op de in stap 3.5.4 geselecteerde waarde en noteer de interfaciale spanning gedurende 5 min7.

4. Programmeren van één experimenteel proces in DINATEN voor elke spijsverteringsstap

OPMERKING: Voor de procesparameters, zie aanvullende figuur 1B.

  1. Voer het eerste besturingselement uit.
    1. Injecteer voor druppelvorming 10 μL (±5 μL) emulgatoroplossing in het capillair (klep 6) (aanvullende figuur 2A).
    2. Noteer de adsorptie op een constant interfacial gebied21 van 20 mm2 (±10 mm2) gedurende 1 uur (aanvullende figuur 2B).
    3. Noteer de dilatatiereologie8 (aanvullende figuur 2C).
      1. Stel de amplitude van de oscillatie in op 1,25 μL, punt 10 s.
      2. Noteer de adsorptie op het geselecteerde interfaciale gebied (stap 4.1.2) gedurende 10 s.
      3. Herhaal stap 4.1.3 op verschillende tijdstippen: 5 s, 20 s, 50 s en 100 s.
  2. Record maagvertering.
    1. Noteer de adsorptie21 op het geselecteerde interfaciale gebied gedurende 10 s.
    2. Subfase-uitwisseling7 met vloeistof in klep 2 (sSGF) en maagenzymen (tabel 1) (aanvullende figuur 2D).
      1. Vul de linkerspuit vanaf klep 2. Injecteer 125 μL in ventiel 6-capillair met de linkerspuit bij 5 μL·s−1.
      2. Extraheer 125 μL uit het capillair met de rechterspuit bij 5 μL·s−1. Laad de juiste spuit uit om klep 8 te verlaten. Herhaal stap 4.2.2.1-4.2.2.2 10 keer om volledige uitwisseling te garanderen.
    3. Noteer de adsorptie21 op het geselecteerde interfaciale gebied in stap 4.1.2 gedurende 1 uur (aanvullende figuur 2B).
    4. Noteer de dilatatiereologie8 (aanvullende figuur 2C).
      1. Stel de amplitude van de oscillatie in op 1,25 μL, punt 10 s.
      2. Noteer de adsorptie van het geselecteerde interfaciale gebied in stap 4.1.2 gedurende 10 s. Herhaal op verschillende tijdstippen: 5 s, 20 s, 50 s, 100 s.
  3. Noteer de darmvertering.
    1. Noteer de adsorptie21 op het geselecteerde interfaciale gebied in stap 4.1.2 gedurende 10 s (aanvullende figuur 2B).
    2. Subfase-uitwisseling7 met vloeistof in klep 3 (sSIF) en intestinale enzymen/galzouten/fosfolipiden (tabel 1) (aanvullende figuur 2D).
      1. Vul de linkerspuit vanaf klep 2. Injecteer 125 μL in ventiel 6-capillair met de linkerspuit bij 5 μL·s−1. Extraheer 125 μL uit het capillair met de rechterspuit bij 5 μL·s−1.
      2. Laad de juiste spuit uit om klep 8 te verlaten. Herhaal stap 4.3.2.1-4.3.2.2 10 keer om volledige uitwisseling te garanderen.
    3. Noteer de adsorptie21 op het geselecteerde interfaciale gebied in stap 4.1.2 gedurende 1 uur.
    4. Noteer de dilatatiereologie8 (aanvullende figuur 2C).
      1. Stel de amplitude van de oscillatie in op 1,25 μL, punt 10 s.
      2. Noteer de adsorptie op het geselecteerde interfaciale gebied in stap 4.1.2 gedurende 10 s.
      3. Herhaal op verschillende tijdstippen: 5 s, 20 s, 50 s, 100 s.
  4. Noteer de desorptie volgens de onderstaande stappen.
    1. Noteer de adsorptie21 op het geselecteerde interfaciale gebied in stap 4.1.2 gedurende 10 s (aanvullende figuur 2B).
    2. Subfase uitwisseling7 met vloeistof in klep 5 (sSIF) (Tabel 1, Aanvullende Figuur 2D).
      1. Vul de linkerspuit vanaf klep 5. Injecteer 125 μL in ventiel 5-capillair met de linkerspuit bij 5 μL·s−1.
      2. Extraheer 125 μL uit het capillair met de rechterspuit bij 5 μL·s−1. Laad de juiste spuit uit om klep 8 te verlaten. Herhaal stap 4.4.2.1-4.4.2.2 10 keer om volledige uitwisseling te garanderen.
    3. Noteer de adsorptie21 op het geselecteerde interfaciale gebied in stap 4.1.2 gedurende 1 uur (aanvullende figuur 2B).
    4. Noteer de dilatatiereologie8 (aanvullende figuur 2C).
      1. Handhaaf de amplitude van 1,25 μL, punt 10 s.
      2. Noteer de adsorptie op het geselecteerde interfaciale gebied in stap 4.1.2 gedurende 10 s.
      3. Herhaal stap 4.4.4 op verschillende tijdstippen: 5 s, 20 s, 50 s, 100 s.

5. Het experiment opzetten

  1. Vul de microcentrifugebuizen met de kunstmatige vergistingsmedia en verbind ze elk met de betreffende klep door de bijbehorende slang.
  2. Vul de slang in kleppen 2-5 door te reinigen van klep 2, klep 3, klep 4 en klep 5 naar de externe uitgang (klep 8) (aanvullende figuur 1A).
  3. Vul de slang in klep 1 door 5 keer van klep 1 naar klep 6-capillair te reinigen.
  4. Plaats het capillair in de oliefase. Plaats de linkerspuit met klep 1 (initiële oplossing, tabel 1).
  5. Begin met het sequentieel verwerken van stap 4.1-initieel, stap 4.2-maag, stap 4.3-darmen en stap 4.4-desorptie, waarbij de gegevens aan het einde van elk proces worden opgeslagen.

6. Berekening van de dilatatiereologische parameters met de beeldverwerkingssoftware CONTACTO8

OPMERKING: Zie Maldonado-Valderrama et al.8 voor meer informatie.

  1. Laad de beelden die overeenkomen met de gebiedsoscillatie met een bepaalde frequentie en amplitude (aanvullende figuur 3A).
  2. Druk op Reologie (aanvullende figuur 3B) en verkrijg de dilatatieparameters (aanvullende figuur 3C).
  3. Kopieer en plak de resultaten in het gegevensspreadblad.

7. Plotten van de experimentele resultaten

  1. Bereken de tijdkolom in elk van de stappen van het verteringsproces opnieuw door de laatste gegevens van de tijd van de vorige stap toe te voegen.
  2. Plot de interfaciale spanning versus additieve tijd voor elk van de stappen van het gebruikte verteringsproces.
  3. Plot de uiteindelijke interfaciale spanning / dilatatie-elasticiteit en viscositeit verkregen aan het einde van elke stap versus de spijsverteringsfase: initiële, maagvertering, duodenale spijsvertering en desorptie.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Deze sectie toont verschillende voorbeelden van verteringsprofielen gemeten met de OCTOPUS. Het algemene uiterlijk van de gesimuleerde verteringsprofielovereenkomsten is weergegeven in figuur 4B. De interfaciale spanning wordt meestal weergegeven tegen de tijd in het spijsverteringsprofiel. De verschillende fasen/verteteringsstappen die worden overwogen, worden weergegeven in verschillende kleuren. De eerste fase vormt de eerste laag en komt overeen met de adsorptiefase van de emulgator of e...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Dit artikel beschrijft een gegeneraliseerd protocol om in vitro vertering van interfaciale lagen te meten met behulp van hangervalapparatuur. Het protocol kan worden aangepast aan de specifieke vereisten van het experiment door de samenstelling van de spijsverteringsbuffers af te stemmen, die zijn gebaseerd op het geharmoniseerde INFOGEST 11,20-protocol om vergelijking met literatuur te vergemakkelijken. De spijsverteringsenzymen en biosurfactanten kunne...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs verklaren dat ze geen bekende concurrerende financiële belangen of persoonlijke relaties hebben die het werk dat in dit artikel wordt gerapporteerd, kunnen hebben beïnvloed.

Dankbetuigingen

Dit onderzoek werd gefinancierd door de projecten RTI2018-101309-B-C21 en PID2020-631-116615RAI00, gefinancierd door MCIN/AEI/10.13039/501100011033 en door "ERDF A way of making Europe". Dit werk werd (gedeeltelijk) ondersteund door de Biocolloid and Fluid Physics Group (ref. PAI-FQM115) van de Universiteit van Granada (Spanje).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Alpha-chymotrypsin van bovien pancreasSigma-AldrichC4129Enzyme
Beta-lactoglobulinSigma-AldrichL0130Emulsfier
Bovine Serum AlbumineSigma-Aldrich9048-46-8Emulsfier
CaCl2Sigma-Aldrich10043-52-4Elektrolyte
CentrifugeKronton instrumentsCentrikon T-124Voor het scheiden van olie en harsen
Citrus pectineSigma-AldrichP9135Emulsfier
co-lipase VAN PORCIN PANCREASSigmaC3028Enzyme
CONTACTOUniversity of Granada (UGR)https://core.ugr.es/dinaten/, laatste toegang: 07/18/2022
DINATENUniversity of Granada (UGR)https://core.ugr.es/dinaten/, laatste toegang: 07/18/2022
Gastric lipaseLipolytechRGE15-1GEnzyme
Human Serum AlbumineSigma-Aldrich70024-90-7Emulsifier
INFOGESThttp://www.proteomics.ch/IVD/
Lipase van porcine pancreas, type IISigma-AldrichL33126Enzyme
Magnesium metasilicaat harsenFluka1343-88-0Harsen om olie te zuiveren
Micro 90International productsM-9051-04Reiniger
NaClSigma7647-14-5Elektrolyte
NaH2PO4Scharlau10049-21-5Voor het bereiden van buffer
OCTOPUSProducciones Científicas y Técnicas S.L. (Gójar, Spanje)Pendandt Drop Equipment geïmplementeerd met multi subphase uitwisseling
Olive oilSigma-Aldrich1514olie
Pancreatic van porcine pancreasSigmaP7545-25 gEnzyme
PepsinSigma-AldrichP6887Enzyme
Pluronic F127SigmaP2443Emulsifier
Pluronic F68SigmaP1300Emulsfier
Sodium deoxycholateSigmaGezouten
Sodium glycodeoxycholateSigmaC9910Gezouten
Sodium taurocholateSigma86339Gezouten
Syringe FilterMillex-DPSLGP033RSyringe Filter 0.22 µm poriegrootte polyethersulfone
TrypsinSigma-AldrichT1426Enzyme

Referenties

  1. McClements, D. J. The biophysics of digestion: Lipids. Current Opinion in Food Science. 21, 1-6 (2018).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Wilde, P. J., Chu, B. S. Interfacial & colloidal aspects of lipid digestion. Advances in Colloid and Interface Science. 165 (1), 14-22 (2011).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Maldonado-Valderrama, J. Probing in vitro digestion at oil-water interfaces. Current Opinion in Colloid and Interface Science. 39, 51-60 (2019).
  11. Brodkorb, A., et al. INFOGEST static in vitro simulation of gastrointestinal food digestion. Nature Protocols. 14 (4), 991-1014 (2019).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. Minekus, M., et al. A standardised static in vitro digestion method suitable for food - an international consensus. Food & Function. 5 (6), 1113-1124 (2014).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Tags

EmulsieverteringGastro intestinale SimulatieSingle Droplet MethodeInterfaciale SpanningLipolyse inhibitiePendant Drop TechniekGastrische VerteringIntestinale VerteringInterfaciale Rheologie
In vitro Vertering van emulsies in een enkele druppel via multi-subfase-uitwisseling van gesimuleerde gastro-intestinale vloeistoffen
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan de bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleidsoverzicht

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.