In vitro Digestione delle emulsioni in una singola goccia tramite scambio multifase di fluidi gastrointestinali simulati

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

doi:10.3791/64158

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Articolo metodologico

In vitro Digestione delle emulsioni in una singola goccia tramite scambio multifase di fluidi gastrointestinali simulati

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DOI:

10.3791/64158

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18 novembre 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

In questo articolo

Sommario

Una bilancia del film superficiale a goccia pendente implementata con uno scambio multi-sottofase, soprannominato OCTOPUS, consente di imitare le condizioni digestive mediante lo scambio sequenziale di sottofase della soluzione originale di massa con fluidi gastrointestinali simulati. La digestione simulata in vitro viene monitorata registrando in situ la tensione interfacciale dello strato interfacciale digerito.

Abstract

Le emulsioni vengono attualmente utilizzate per incapsulare e fornire nutrienti e farmaci per affrontare diverse condizioni gastrointestinali come obesità, fortificazione dei nutrienti, allergie alimentari e malattie digestive. La capacità di un'emulsione di fornire la funzionalità desiderata, vale a dire, raggiungere un sito specifico all'interno del tratto gastrointestinale, inibire / ritardare la lipolisi o facilitare la digeribilità, dipende in ultima analisi dalla sua suscettibilità alla degradazione enzimatica nel tratto gastrointestinale. Nelle emulsioni olio-in-acqua, le goccioline lipidiche sono circondate da strati interfacciali, dove gli emulsionanti stabilizzano l'emulsione e proteggono il composto incapsulato. Ottenere una digeribilità su misura delle emulsioni dipende dalla loro composizione iniziale, ma richiede anche il monitoraggio dell'evoluzione di quegli strati interfacciali in quanto sono sottoposti a diverse fasi della digestione gastrointestinale. Una bilancia del film superficiale a goccia pendente implementata con uno scambio multi-sottofase consente di simulare la digestione in vitro delle emulsioni in una singola goccia acquosa immersa nell'olio applicando un modello di digestione statica personalizzato. Il transito attraverso il tratto gastrointestinale è imitato dallo scambio di sottofase della soluzione originale di goccioline bulk con mezzi artificiali, imitando le condizioni fisiologiche di ciascun compartimento / fase del tratto gastrointestinale. L'evoluzione dinamica della tensione interfacciale è registrata in situ durante l'intera digestione gastrointestinale simulata. Le proprietà meccaniche delle interfacce digerite, come l'elasticità e la viscosità dilatatoria interfacciale, vengono misurate dopo ogni fase di digestione (orale, gastrica, intestino tenue). La composizione di ciascun mezzo digestivo può essere regolata per tenere conto delle particolarità delle condizioni digestive, comprese le patologie gastrointestinali e i mezzi digestivi infantili. Vengono identificati i meccanismi interfacciali specifici che influenzano la proteolisi e la lipolisi, fornendo strumenti per modulare la digestione mediante l'ingegneria interfacciale delle emulsioni. I risultati ottenuti possono essere manipolati per la progettazione di nuove matrici alimentari con funzionalità su misura come bassa allergenicità, apporto energetico controllato e ridotta digeribilità.

Introduzione

Capire come viene digerito il grasso, che comporta la digestione dell'emulsione, è importante per progettare razionalmente prodotti con funzionalità su misura¹. Il substrato per la digestione dei grassi è un'emulsione poiché il grasso viene emulsionato al consumo per azione meccanica e miscelazione con biotensioattivi nella bocca e nello stomaco. Inoltre, la maggior parte del grasso consumato dagli esseri umani è già emulsionato (come i prodotti lattiero-caseari), e nel caso di neonati o di alcuni anziani, questa è l'unica forma di consumo. Quindi, la progettazione di prodotti a base di emulsioni con profili digestivi specifici è molto importan....