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As emulsões são sistemas heterogêneos que consistem em dois líquidos imiscíveis, onde um líquido é disperso como gotículas dentro do outro. Esses sistemas são onipresentes em vários setores, incluindo alimentos, produtos farmacêuticos1, cosméticos e petroquímicos. A estabilidade e a funcionalidade das emulsões são criticamente dependentes das interações entre as gotículas, que podem ser influenciadas por vários fatores, como química da superfície, condições ambientais e presença de enzimas2.
Em muitas aplicações, particularmente em ciência de alimentos e administração de medicamentos, as emulsões são expostas a ambientes enzimáticos 3,4. Por exemplo, no sistema digestivo humano, alimentos e medicamentos à base de emulsão ingeridos encontram várias enzimas que podem alterar sua estrutura e função. Compreender a dinâmica das interações das gotículas durante a digestão enzimática é crucial para projetar produtos à base de emulsão estáveis e eficazes 5,6.
Métodos tradicionais para estudar a estabilidade da emulsão 2,7, como espalhamento de luz ou medições reológicas, fornecem informações valiosas em massa, mas não podem observar e quantificar diretamente as interações entre gotículas individuais8. Essa limitação tem dificultado a compreensão dos processos em microescala que ocorrem durante a digestão enzimática das emulsões.
As pinças ópticas surgiram como uma ferramenta poderosa para manipular objetos microscópicos e medir forças em escala micro e nano9. Ao aproveitar o momento da luz, as pinças ópticas podem prender e mover gotículas individuais com precisão excepcional. Essa capacidade abre novas possibilidades para estudar as interações gotícula-gota em ambientes complexos10,11.
Este protocolo apresenta um método exclusivo que combina pinças ópticas duplas com medições de força em tempo real para investigar as interações entre gotículas de emulsão durante a digestão enzimática. Como exemplo representativo, o método é demonstrado usando um sistema de emulsão composto de óleo de colza ou um gota de gordura estabilizada por proteína de soro de leite, passando por digestão por tripsina. Este sistema modelo é particularmente relevante para a ciência alimentar e nutrição, pois imita emulsões alimentares comuns e seu comportamento no trato digestivo12.
A abordagem permite a observação direta e a quantificação das forças entre gotículas individuais à medida que sofrem quebra enzimática, fornecendo informações sem precedentes sobre a dinâmica da estabilidade da emulsão em condições digestivas. O método usa o sistema de pinças ópticas, uma configuração de pinça óptica de armadilha dupla de última geração, para manipular gotículas de emulsão e medir as forças entre gotículas com alta precisão13.
Esta técnica experimental preenche a lacuna entre os estudos de emulsão em massa e as investigações em nível molecular, oferecendo uma perspectiva única sobre o comportamento das emulsões durante a digestão enzimática. Os insights obtidos com esse método têm implicações de longo alcance para vários campos, incluindo engenharia de alimentos, formulações farmacêuticas e ciência coloidal fundamental. Embora um sistema específico óleo-proteína-enzima seja usado como exemplo, a metodologia apresentada aqui pode ser adaptada para estudar uma ampla gama de sistemas de emulsão orgânica e enzimas digestivas em várias indústrias.