Name: in vitro digestion of emulsions in a single droplet via multi subphase exchange of simulated gastrointestinal fluids
Uploaded: 2022-11-18T13:40:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about In vitro Digestion of Emulsions in a Single Droplet via Multi Subphase Exchange of Simulated Gastrointestinal Fluids at JoVE.com

Denne forskningen ble finansiert av prosjektene RTI2018-101309-B-C21 og PID2020-631-116615RAI00, finansiert av MCIN/AEI/10.13039/501100011033 og av "ERDF A way of making Europe". Dette arbeidet ble (delvis) støttet av Biocolloid and Fluid Physics Group (ref. PAI-FQM115) ved Universitetet i Granada (Spania).

1. Rengjøringssekvens for alt glass som brukes i overflatevitenskapelig eksperimentering
<ol><li>Skrubb glasset med en konsentrert rengjøringsløsning (se Tabell over materialer) fortynnet i vann (10%).</li>
	<li>Skyll grundig med en sekvens av vann fra springen, propanol, destillert vann og ultrarent vann. Tørk i en hytte og oppbevar i et lukket skap til bruk.</li>
</ol>2. Prøvepreparering
<ol><li>Forbered kunstige fordøyelsesmedier i he...

<ol>
	<li>McClements, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+biophysics+of+digestion:+Lipids.">The biophysics of digestion: Lipids.</a> Current Opinion in Food Science. 21, 1-6 (2018).</li><li>McClements, D. J., Li, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structured+emulsion-based+delivery+systems:+Controlling+the+digestion+and+release+of+lipophilic+food+components.">Structured emulsion-based delivery systems: Controlling the digestion and release of lipophilic food components.</a> Advances in Colloid and Interface Science. 159 (2), 213-228 (2010).</li><li>Corstens, M. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Food-grade+micro-encapsulation+systems+that+may+induce+satiety+via+delayed+lipolysis:+A+review.">Food-grade micro-encapsulation systems that may induce satiety via delayed lipolysis: A review.</a> Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 57 (10), 2218-2244 (2017).</li><li>Aguilera-Garrido, A., del Castillo-Santaella, T., Galisteo-Gonz&#225;lez, F., G&#225;lvez-Ruiz, M. J., Maldonado-Valderrama, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigating+the+role+of+hyaluronic+acid+in+improving+curcumin+bioaccessibility+from+nanoemulsions.">Investigating the role of hyaluronic acid in improving curcumin bioaccessibility from nanoemulsions.</a> Food Chemistry. 351, 129301 (2021).</li><li>Rodr&#237;guez Patino, J. M., Carrera S&#225;nchez, C., Rodr&#237;guez Ni&#241;o, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implications+of+interfacial+characteristics+of+food+foaming+agents+in+foam+formulations.">Implications of interfacial characteristics of food foaming agents in foam formulations.</a> Advances in Colloid and Interface Science. 140 (2), 95-113 (2008).</li><li>Wilde, P. J., Chu, B. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interfacial+&amp;+colloidal+aspects+of+lipid+digestion.">Interfacial &amp; colloidal aspects of lipid digestion.</a> Advances in Colloid and Interface Science. 165 (1), 14-22 (2011).</li><li>Cabrerizo-V&#237;lchez, M. A., Wege, H. A., Holgado-Terriza, J. A., Neumann, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Axisymmetric+drop+shape+analysis+as+penetration+Langmuir+balance.">Axisymmetric drop shape analysis as penetration Langmuir balance.</a> Review of Scientific Instruments. 70 (5), 2438-2444 (1999).</li><li>Maldonado-Valderrama, J., Muros-Cobos, J. L., Holgado-Terriza, J. A., Cabrerizo-V&#237;lchez, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bile+salts+at+the+air-water+interface:+Adsorption+and+desorption.">Bile salts at the air-water interface: Adsorption and desorption.</a> Colloids and surfaces B: Biointerfaces. 120, 176-183 (2014).</li><li>Maldonado-Valderrama, J., Terriza, J. A. H., Torcello-G&#243;mez, A., Cabrerizo-V&#237;lchez, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+digestion+of+interfacial+protein+structures.">In vitro digestion of interfacial protein structures.</a> Soft Matter. 9, 1043-1053 (2013).</li><li>Maldonado-Valderrama, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+in+vitro+digestion+at+oil-water+interfaces.">Probing in vitro digestion at oil-water interfaces.</a> Current Opinion in Colloid and Interface Science. 39, 51-60 (2019).</li><li>Brodkorb, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=INFOGEST+static+in+vitro+simulation+of+gastrointestinal+food+digestion.">INFOGEST static in vitro simulation of gastrointestinal food digestion.</a> Nature Protocols. 14 (4), 991-1014 (2019).</li><li>del Castillo-Santaella, T., Maldonado-Valderrama, J., Molina-Bolivar, J. A., Galisteo-Gonzalez, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+cross-linker+glutaraldehyde+on+gastric+digestion+of+emulsified+albumin.">Effect of cross-linker glutaraldehyde on gastric digestion of emulsified albumin.</a> Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 145, 899-905 (2016).</li><li>Macierzanka, A., Torcello-G&#243;mez, A., Jungnickel, C., Maldonado-Valderrama, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bile+salts+in+digestion+and+transport+of+lipids.">Bile salts in digestion and transport of lipids.</a> Advances in Colloid and Interface Science. 274, 102045 (2019).</li><li>Maldonado-Valderrama, J., Torcello-G&#243;mez, A., del Castillo-Santaella, T., Holgado-Terriza, J. A., Cabrerizo-V&#237;lchez, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subphase+exchange+experiments+with+the+pendant+drop+technique.">Subphase exchange experiments with the pendant drop technique.</a> Advances in Colloid and Interface Science. 222, 488-501 (2015).</li><li>Bellesi, F. A., Ruiz-Henestrosa, V. M. P., Maldonado-Valderrama, J., Del Castillo Santaella, T., Pilosof, A. M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+interfacial+in+vitro+digestion+of+protein+and+polysaccharide+oil/water+films.">Comparative interfacial in vitro digestion of protein and polysaccharide oil/water films.</a> Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 161, 547-554 (2018).</li><li>Del Castillo-Santaella, T., Sanmart&#237;n, E., Cabrerizo-V&#237;lchez, M. A., Arboleya, J. C., Maldonado-Valderrama, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+digestibility+of+&#946;-lactoglobulin+by+pulsed+light+processing:+A+dilatational+and+shear+study.">Improved digestibility of &#946;-lactoglobulin by pulsed light processing: A dilatational and shear study.</a> Soft Matter. 10 (48), 9702-9714 (2014).</li><li>Infantes-Garcia, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+gastric+lipid+digestion+of+emulsions+with+mixed+emulsifiers:+Correlation+between+lipolysis+kinetics+and+interfacial+characteristics.">In vitro gastric lipid digestion of emulsions with mixed emulsifiers: Correlation between lipolysis kinetics and interfacial characteristics.</a> Food Hydrocolloids. 128, 107576 (2022).</li><li>del Castillo-Santaella, T., Cebri&#225;n, R., Maqueda, M., G&#225;lvez-Ruiz, M. J., Maldonado-Valderrama, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+in+vitro+digestibility+of+food+biopreservative+AS-48.">Assessing in vitro digestibility of food biopreservative AS-48.</a> Food Chemistry. 246, 249-257 (2018).</li><li>Torcello-G&#243;mez, A., Maldonado-Valderrama, J., J&#243;dar-Reyes, A. B., Cabrerizo-V&#237;lchez, M. A., Mart&#237;n-Rodr&#237;guez, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pluronic-covered+oil-water+interfaces+under+simulated+duodenal+conditions.">Pluronic-covered oil-water interfaces under simulated duodenal conditions.</a> Food Hydrocolloids. 34, 54-61 (2014).</li><li>Minekus, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+standardised+static+in+vitro+digestion+method+suitable+for+food+-+an+international+consensus.">A standardised static in vitro digestion method suitable for food - an international consensus.</a> Food &amp; Function. 5 (6), 1113-1124 (2014).</li><li>Wege, H. A., Holgado-Terriza, J. A., Cabrerizo-V&#237;lchez, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+constant+surface+pressure+penetration+langmuir+balance+based+on+axisymmetric+drop+shape+analysis.">Development of a constant surface pressure penetration langmuir balance based on axisymmetric drop shape analysis.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 249 (2), 263-273 (2002).</li><li>del Castillo-Santaella, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hyaluronic+acid+and+human/bovine+serum+albumin+shelled+nanocapsules:+Interaction+with+mucins+and+in+vitro+digestibility+of+interfacial+films.">Hyaluronic acid and human/bovine serum albumin shelled nanocapsules: Interaction with mucins and in vitro digestibility of interfacial films.</a> Food Chemistry. 383, 132330 (2022).</li><li>Aguilera-Garrido, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+serum+albumins+in+delivery+systems:+Differences+in+interfacial+behaviour+and+interacting+abilities+with+polysaccharides.">Applications of serum albumins in delivery systems: Differences in interfacial behaviour and interacting abilities with polysaccharides.</a> Advances in Colloid and Interface Science. 290 (5), 102365 (2021).</li></ol>

Denne artikkelen beskriver en generalisert protokoll for å måle in vitro fordøyelse av grenseflatelag ved hjelp av anhengsdråpeutstyr. Protokollen kan justeres til de spesifikke kravene i eksperimentet ved å justere sammensetningen av fordøyelsesbufferne, som er basert på INFOGEST11,20 harmonisert protokoll for å lette sammenligning med litteratur. Fordøyelsesenzymer og biosurfaktanter kan tilsettes individuelt, sekvensielt eller sammen. Dette s...

Å forstå hvordan fett fordøyes, som innebærer emulsjonsfordøyelse, er viktig for å rasjonelt designe produkter med skreddersydd funksjonalitet1. Substratet for fettfordøyelse er en emulsjon siden fett emulgeres ved forbruk ved mekanisk virkning og blanding med biosurfaktanter i munn og mage. Også det meste av fettet som forbrukes av mennesker, er allerede emulgert (for eksempel melkeprodukter), og når det gjelder spedbarn eller eldre, er dette den eneste form for forbruk. Derfor er utformingen av emulsjonsbaserte produkter med spesifikke fordøyelsesprofiler svært viktig i ernæring1. Videre kan emulsjoner innkapsle og levere næringsstoffer, medisiner eller lipofile bioactives2 for å takle forskjellige gastrointestinale tilstander som fedme3, næringsforsterkning, matallergier og fordøyelsessykdommer. I olje-i-vann-emulsjoner er lipiddråper omgitt av grenseflatelag av emulgatorer som proteiner, overflateaktive stoffer, polymerer, partikler og blandinger4. Emulgatorenes rolle er todelt: stabilisere emulsjonen5 og beskytte/transportere den innkapslede forbindelsen til et bestemt sted. Å oppnå en skreddersydd fordøyelighet av emulsjoner avhenger av deres opprinnelige sammensetning, men krever også overvåking av den kontinuerlige utviklingen av dette grensesnittet under transitt gjennom mage-tarmkanalen (figur 1).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64158/64158fig01.jpg"> Figur 1: Bruk av grenseflateteknikk av emulsjoner for å takle noen av de viktigste gastrointestinale tilstandene. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64158/64158fig01large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.</a>
Lipidfordøyelse er til slutt en grenseflateprosess fordi den krever adsorpsjon av lipaser (mage eller bukspyttkjertel) på olje-vann-grensesnittet av emulgerte lipiddråper gjennom grenseflatelaget for å nå og hydrolysere triglyseridene som finnes i oljen til frie fettsyrer og monoacylglyserider6. Dette er skjematisert i figur 2. Gastrisk lipase konkurrerer med pepsin og fosfolipider i magen om olje-vann-grensesnittet (figur 2, gastrisk fordøyelse). Deretter konkurrerer bukspyttkjertellipase / colipase med trypsin / chymotrypsin, fosfolipider, gallesalter og fordøyelsesprodukter i tynntarmen. Proteaser kan endre grenseflatedekningen, forhindre eller favorisere lipaseadsorpsjon, mens gallesalter er svært overflateaktive og forskyver det meste av den gjenværende emulgatoren for å fremme lipaseadsorpsjon (figur 2, intestinal fordøyelse). Til slutt avhenger hastigheten og omfanget av lipolyse av grenseflateegenskapene til den initiale / gastriske fordøyede emulsjonen, slik som tykkelse, inter / intramolekylære forbindelser og elektrostatiske og steriske interaksjoner. Følgelig gir overvåking av utviklingen av grenseflatelaget når det fordøyes en eksperimentell plattform for å identifisere grenseflatemekanismer og hendelser som påvirker lipaseadsorpsjon og dermed lipidfordøyelse.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64158/64158fig02.jpg"> Figur 2: Skjematisk diagram som illustrerer rollen til grensesnitt i gastrointestinal lipidfordøyelse. Pepsinhydrolyse endrer grenseflatesammensetningen i magefasen, mens gastrisk lipase hydrolyserer triglyserider. I tynntarmen hydrolyserer trypsin/chymotrypsin grenseflatefilmen ytterligere, mens lipolyse fortsetter ved adsorpsjon av BS/lipaser, hydrolyse av triglyserider og desorpsjon av lipolytiske produkter ved oppløsning i BS-miceller / kompleks. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64158/64158fig02large.jpg" target="_blank">Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.</a>
Pendelutstyret ved Universitetet i Granada (UGR) er implementert med en patentert teknologi, koaksial dobbel kapillær, som muliggjør underfaseutveksling av bulkløsningen7. Kapillæren, som holder anhengsdråpen, består av et arrangement av to koaksiale kapillærer som er uavhengig forbundet med hver kanal av en dobbel mikroinjektor. Hver mikroinjektor kan operere uavhengig, slik at utveksling av droppet innhold ved gjennomstrømning7. Følgelig består underfaseutvekslingen av samtidig injeksjon av den nye løsningen med den indre kapillæren og ekstraksjonen av bulkoppløsningen med den ytre kapillæren ved bruk av samme strømningshastighet. Denne prosessen tillater utskifting av bulkoppløsningen uten forstyrrelse av grenseflateområdet eller volumet av dråpen. Denne prosedyren ble senere oppgradert til en flerfaseutveksling, som tillater opptil åtte sekvensielle underfaseutvekslinger av dråpebulkløsningen8. Dette muliggjør simulering av fordøyelsesprosessen i en enkelt vandig dråpe suspendert i lipidmedier ved sekvensielt å bytte ut bulkløsningen med kunstige medier som etterligner de forskjellige rommene (munn, mage, tynntarm). Hele oppsettet er representert i figur 3, inkludert detaljene i komponentene. Sprøytene i mikroinjektoren er koblet til de åtte viasventilene, som hver kobles til et mikrosentrifugerør som inneholder den kunstige fordøyelsesvæsken med komponenter beskrevet i figur 2.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64158/64158fig03.jpg"> Figur 3: Generell visning av blekksprut med alle komponenter. CCD-kameraet, mikroskopet, mikroposisjonereren, termostabilisert celle og dobbel kapillær koblet uavhengig av hverandre til en dobbel mikroinjektor med to sprøyter koblet til åtte viasventiler. Hver sprøyte kobles til kapillær, fire mikrosentrifugerør med prøve og en utladning. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64158/64158fig03large.jpg" target="_blank">Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.</a>
Figur 4A viser hvordan hver av de kunstige fordøyelsesvæskene injiseres i anhengsdråpen ved subfaseutveksling gjennom den doble kapillæren. Hver fordøyelsesforbindelse som er beskrevet i figur 2 , kan påføres samtidig/sekvensielt og simulere passasjen gjennom mage-tarmkanalen. De kunstige fordøyelsesvæskene inneholder forskjellige enzymer og biosurfaktanter, som endrer grenseflatespenningen til den første emulgatoren, som skjematisert i figur 4B. Programvaren DINATEN (se Table of Materials), også utviklet ved UGR, registrerer utviklingen av grenseflatespenningen i sanntid når det første grenseflatelaget fordøyes in vitro. Etter hver fordøyelsesfase beregnes også den dilatasjonelle elastisiteten til grenseflatelaget ved å pålegge periodiske svingninger av volum / grenseflateområde på det stabiliserte grenseflatelaget og registrere responsen av grenseflatespenningen. Perioden/frekvensen og amplituden til oscillasjonen kan varieres, og bildebehandling med programvaren CONTACTO gir dilatasjonsreologiske parametere8.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64158/64158fig04.jpg"> Figur 4: Eksempler på fordøyelsesprofiler . (A) Det første emulgatorlaget blir utsatt for kunstige fordøyelsesmedier plassert i mikrosentrifugen ved sekvensiell delfaseutveksling av de forskjellige løsningene i anhengsdråpen. (B) Den generelle utviklingen av grenseflatespenningen (y-aksen) til den første emulgatoren som en funksjon av tid (x-aksen) slik den fordøyes in vitro av de forskjellige enzymene / biosurfaktantene i det kunstige mediet. En siste subfaseutveksling med vanlig tarmvæske måler desorpsjonen av fordøyd lipid ved oppløsning i blandede miceller. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64158/64158fig04large.jpg" target="_blank">Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.</a>
Denne studien presenterer den generelle protokollen designet for å måle in vitro fordøyelse av grenseflatelag med anhengsdråpeutstyr9. Det første grenseflatelaget blir sekvensielt utsatt for forhold som etterligner passasjen gjennom mage-tarmkanalen, som vist i figur 2. Disse forskjellige fordøyelsesmediene injiseres i anhengsdråpen ved subfaseutveksling av de forskjellige løsningene som finnes i mikrosentrifugerørene (figur 4A). Sammensetningen av disse mediene kan tilpasses avhengig av de gastrointestinale tilstandene som vil bli evaluert, nemlig gastrisk / intestinal proteolyse / lipolyse, noe som gjør det mulig å måle kumulative effekter og siner10. De eksperimentelle forholdene som brukes til å etterligne fordøyelsesprosessen i hvert rom, følger den internasjonale konsensusprotokollen publisert av INFOGEST som beskriver pH og mengder elektrolytter og enzymer11. Den eksperimentelle enheten basert på anhengsfall tillater registrering av grenseflatespenningen in situ gjennom hele den simulerte fordøyelsesprosessen. Dilatasjonsreologien til grenseflatelaget beregnes på slutten av hvert fordøyelsestrinn. På denne måten tilbyr hver emulgator en fordøyelsesprofil som illustrerer egenskapene til de fordøyede grensesnittene, som vist i figur 4B. Dette tillater utvinning av konklusjoner om dens følsomhet eller motstand mot de ulike stadiene av fordøyelsesprosessen. Generelt inneholder det kunstige fordøyelsesmediet syre / basisk pH, elektrolytter, proteaser (mage og tarm), lipaser (mage og tarm), gallesalter og fosfolipider, som er oppløst i deres respektive fordøyelsesvæsker (mage eller tarm). Figur 4B viser en generisk profil av utviklingen av en emulgators grenseflatespenning, først utsatt for proteasevirkning, etterfulgt av lipaser. Generelt fremmer proteolyse av grenseflatelaget en økning i grenseflatespenningen på grunn av desorpsjon av hydrolyserte peptider 9,12, mens lipolyse resulterer i en svært bratt reduksjon i grenseflatespenningen på grunn av adsorpsjon av gallesalter og lipaser 13. En endelig subfaseutveksling med tarmvæske tømmer bulkoppløsningen av uadsorbert / fordøyd materiale og fremmer desorpsjon av oppløselige forbindelser og oppløseliggjøring av fordøyede lipider i blandede miceller. Dette tallfestes av den økte grenseflatespenningen som registreres (figur 4B).
Oppsummert gjør den eksperimentelle utformingen implementert i anhengsdråpen for å simulere in vitro-fordøyelsen i en enkelt dråpe det mulig å måle kumulative effekter og synergier når fordøyelsesprosessen påføres sekvensielt på det første grenseflatelaget10. Sammensetningen av hvert fordøyelsesmedium kan enkelt justeres for å redegjøre for særegenhetene i fordøyelsesforholdene, inkludert gastrointestinale patologier eller fordøyelsesmedier for spedbarn14. Deretter kan identifisering av grenseflatemekanismer som påvirker proteolyse og lipolyse brukes til å modulere fordøyelsen ved grenseflateteknikk av emulsjoner. De oppnådde resultatene kan brukes til å designe nye matmatriser med skreddersydde funksjoner som lav allergenicitet, kontrollert energiinntak og redusert fordøyelighet 15,16,17,18,19.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Alpha-chymotrypsin from bovine pancreas</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C4129</td>
			<td>Enzyme</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Beta-lactoglobulin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>L0130</td>
			<td>Emulsfier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine Serum Albumin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>9048-46-8</td>
			<td>Emulsfier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCl2</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>10043-52-4</td>
			<td>Electrolyte</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Kronton instruments</td>
			<td>Centrikon T-124</td>
			<td>For separating oil and resins</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Citrus pectin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P9135</td>
			<td>Emulsfier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>co-lipase FROM PORCINE PANCREAS</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>C3028</td>
			<td>Enzyme</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CONTACTO</td>
			<td>University of Granada (UGR)</td>
			<td></td>
			<td>https://core.ugr.es/dinaten/, last access: 07/18/2022</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DINATEN</td>
			<td>University of Granada (UGR)</td>
			<td></td>
			<td>https://core.ugr.es/dinaten/, last access: 07/18/2022</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gastric lipase</td>
			<td>Lipolytech</td>
			<td>RGE15-1G</td>
			<td>Enzyme</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Human Serum Albumin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>70024-90-7</td>
			<td>Emulsifier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>INFOGEST</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>http://www.proteomics.ch/IVD/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lipase from porcine pancreas, type II</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>L33126</td>
			<td>Enzyme</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium metasilicate resins</td>
			<td>Fluka</td>
			<td>1343-88-0</td>
			<td>Resins to purify oil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro 90</td>
			<td>International products</td>
			<td>M-9051-04</td>
			<td>Cleaner</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>7647-14-5</td>
			<td>Electrolyte</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaH2PO4</td>
			<td>Scharlau</td>
			<td>10049-21-5</td>
			<td>To prepare buffer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OCTOPUS</td>
			<td>Producciones Cient&#237;ficas y T&#233;cnicas S.L. (G&#243;jar, Spain)</td>
			<td></td>
			<td>Pendandt Drop Equipment implemented with multi subphase exchange</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Olive oil</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>1514</td>
			<td>oil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pancreatic from porcine pancreas</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P7545-25 g</td>
			<td>Enzyme</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pepsin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P6887</td>
			<td>Enzyme</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pluronic F127</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P2443</td>
			<td>Emulsifier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pluronic F68</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P1300</td>
			<td>Emulsfier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium deoxycholate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td></td>
			<td>Bile salts</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium glycodeoxycholate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>C9910</td>
			<td>Bile salts</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium taurocholate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>86339</td>
			<td>Bile salts</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe Filter</td>
			<td>Millex-DP</td>
			<td>SLGP033R</td>
			<td>&#160;Syringe Filter 0.22 &#181;m pore size polyethersulfone</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T1426</td>
			<td>Enzyme</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in vitro digestion of emulsions in a single droplet via multi subphase exchange of simulated gastrointestinal fluids

Emulsjoner brukes for tiden til å innkapsle og levere næringsstoffer og medisiner for å takle forskjellige gastrointestinale tilstander som fedme, næringsforsterking, matallergier og fordøyelsessykdommer. Evnen til en emulsjon til å gi den ønskede funksjonaliteten, nemlig å nå et bestemt sted i mage-tarmkanalen, hemme / forsinke lipolyse eller lette fordøyelighet, avhenger i siste instans av dens følsomhet for enzymatisk nedbrytning i mage-tarmkanalen. I olje-i-vann-emulsjoner er lipiddråper omgitt av grenseflatelag, hvor emulgatorene stabiliserer emulsjonen og beskytter den innkapslede forbindelsen. Å oppnå en skreddersydd fordøyelighet av emulsjoner avhenger av deres opprinnelige sammensetning, men krever også overvåking av utviklingen av disse grenseflatelagene når de blir utsatt for forskjellige faser av gastrointestinal fordøyelse. En dråpeoverflatefilmbalanse implementert med en flerfaseutveksling gjør det mulig å simulere in vitro-fordøyelsen av emulsjoner i en enkelt vandig dråpe nedsenket i olje ved å bruke en tilpasset statisk fordøyelsesmodell. Transitten gjennom mage-tarmkanalen etterlignes ved subfaseutveksling av den opprinnelige dråpebulkløsningen med kunstige medier, som etterligner de fysiologiske forholdene i hvert rom / trinn i mage-tarmkanalen. Den dynamiske utviklingen av grenseflatespenningen registreres in situ gjennom hele simulert gastrointestinal fordøyelse. De mekaniske egenskapene til fordøyde grensesnitt, som grenseflate-dilatasjonselastisitet og viskositet, måles etter hver fordøyelsesfase (oral, gastrisk, tynntarm). Sammensetningen av hvert fordøyelsesmedium kan justeres for å redegjøre for særegenheter i fordøyelsesforholdene, inkludert gastrointestinale patologier og fordøyelsesmedier for spedbarn. De spesifikke grenseflatemekanismene som påvirker proteolyse og lipolyse er identifisert, og gir verktøy for å modulere fordøyelsen ved grenseflateteknikk av emulsjoner. De oppnådde resultatene kan manipuleres for å designe nye matmatriser med skreddersydde funksjoner som lav allergenicitet, kontrollert energiinntak og redusert fordøyelighet.

Denne delen viser forskjellige eksempler på fordøyelsesprofiler målt med blekksprut. Det generelle utseendet til de simulerte fordøyelsesprofilkampene er vist i figur 4B. Grenseflatespenningen er vanligvis representert mot tiden i fordøyelsesprofilen. De forskjellige fasene / fordøyelsestrinnene som vurderes, er representert i forskjellige farger. Den første fasen danner det innledende laget og tilsvarer adsorpsjonsfasen til emulgatoren eller proteinet / overflateaktivt middel / polym...

Watch this Scientific Journal Video about In vitro Digestion of Emulsions in a Single Droplet via Multi Subphase Exchange of Simulated Gastrointestinal Fluids at JoVE.com

In vitro Digestion of Emulsions in a Single Droplet via Multi Subphase Exchange of Simulated Gastrointestinal Fluids

En pendant drop overflatefilmbalanse implementert med en flerfaseutveksling, kalt OCTOPUS, gjør det mulig å etterligne fordøyelsessykdommer ved sekvensiell underfaseutveksling av den opprinnelige bulkløsningen med simulerte gastrointestinale væsker. Den simulerte in vitro-fordøyelsen overvåkes ved å registrere in situ grenseflatespenningen til det fordøyede grenseflatelaget.

In vitro Fordøyelse av emulsjoner i en enkelt dråpe via flerfaseutveksling av simulerte gastrointestinale væsker

Emulsions are currently being used to encapsulate and deliver nutrients and drugs to tackle different gastrointestinal conditions such as obesity, ...

Vår metode gir modell for å undersøke hvordan følelser fordøyes ved å simulere fordøyelsesprosessen i en enkelt aquasdråpe, som er dekket av emulgator og er nedsenket i oljefase. Vi kan evaluere virkningen av forskjellige emulgatorer, og virkningen av forskjellige fordøyelseskomponenter, og designe grensesnitt som kan motstå eller forsinke fordøyelsen på forskjellige steder i mage-tarmkanalen. Vi kan måle grenseflatespenning i C2 gjennom hele simulert fordøyelsesprosess, og elastisiteten og viskositeten til grenseflatelaget på slutten av det fordøyende trinnet.Konsentrasjonene og betingelsene for fordøyelsen kan justeres til eksperimentets krav, og dette kan brukes sekvensielt, eller samtidig som det er mulig å evaluere synergisme og kumulative effekter. Og vi jobber med en enkelt dråpe, så vi trenger en veldig lav mengde prøve, og vi har høy presisjonskontroll av eksperimentelle variabler. Vi har brukt denne teknikken til å utforme en strategi for å overta dette.En av disse tilnærmingene er å designe i det fossile laget som pensjonerer eller mottar lipolyseprosessen. En annen tilnærming er bruk av lipase innovatører, og vi har undersøkt grenseflatemekanismen for lipase. Denne enheten ble opprinnelig utviklet for å studere fordøyelsen in vitro.Likevel kan den brukes til å studere mono og interaksjon med lipid, og kan også brukes til å studere automatisk den kritiske mikrokonsentrasjonen. Den eksperimentelle teknikken er tilgjengelig. En manuell forsker har fått opplæring i å bruke den på en uke.Du må rengjøre utstyret grundig, og rense prøvene og oljen for å forhindre tilstedeværelse av overflateaktive forurensninger. Du må bli kjent med programvaredatamaskinen, og lære å kontrollere lysene og posisjonen til evnen, og bli kvitt små bobler. For å begynne, formell vanndråpe for å kontrollere overflatespenningen til vann ved romtemperatur.Still differensialtettheten til luftvann i venstre dialog, og mål overflatespenningen i sanntid. i fem minutter. Fyll den rene kuvet med minst 0,002 liter ren vegetabilsk olje, og legg den i kuvetholderen i termostatcellen.Sett differensialtettheten til vegetabilsk oljevann og injiser 40 mikroliter med en hastighet på 0,5 mikroliter per sekund. Mål spenningen i sanntid hvert sekund til slutten av injeksjonen. Dette er en enkel dynamisk prosess.Deretter lagrer du dataene og plotter grenseflatespenningen som en funksjon av dråpevolum og et datablad. Kontroller at dråpevolumområdet gir en verdi for grenseflatespenningen uavhengig av dråpevolumet for rent vann. Plott grenseflateområdet som en funksjon av dråpevolumet.Denne kurven vil bli brukt senere for å matche volumet med det tilsvarende grenseflateområdet. Med venstre sprøyte, injiser volumet innenfor området med konstant grenseflatespenning og registrer grenseflatespenningen i fem minutter. Dette er for å kontrollere fraværet av overflateaktive komponenter i systemet.For å utføre den første kontrollen, injiser rundt 10 mikroliter av emulgatoroppløsningen i kapillæren for dråpedannelse, og registrer absorpsjonen ved et konstant grenseflateområde på rundt 20 kvadrat millimeter i en time. De nøyaktige verdiene for volum og areal kan fås fra kalibreringskurven som er plottet tidligere. Program fortynningsreologien ved å sette amplituden av svingning til 1, 25 mikroliter i perioden til 10 sekunder.Programmer deretter absorpsjonen ved det valgte grenseflateområdet i 10 sekunder. Deretter, for å registrere gastrisk fordøyelsesprogram, absorpsjonen ved det valgte grenseflateområdet i 10 sekunder. Fyll venstre sprøyte med væske fra ventil to.Injiser 125 mikroliter fra ventil to ved fem mikroliter per sekund med venstre sprøyte, og trekk samtidig ut samme volum med samme hastighet med høyre sprøyte. Dette er en visualisering av prosessen med underfaseutveksling av vann med metylenblått. Løsne høyre sprøyte for å gå ut av ventil åtte og last igjen venstre sprøyte med væske fra ventil to.Gjenta disse to trinnene 10 ganger for å sikre fullstendig underfaseutveksling med væske og ventil to og gastriske enzymer. Registrer deretter absorpsjonen ved det valgte grenseflateområdet i en time og registrer fortynningsreologien som vist tidligere. For å registrere tarmfordøyelsen etter registrering av absorpsjonen ved det valgte grenseflateområdet, fyll venstre sprøyte med væske fra ventil tre og følg de samme trinnene som er vist tidligere for å registrere magefordøyelsen.På samme måte, for å registrere desorpsjonen, etter å ha registrert absorpsjonen ved det valgte grenseflateområdet, fyll venstre sprøyte med væske fra ventil fem og gjenta resten av trinnene som brukes til å registrere magefordøyelsen. Fyll mikrosentrifugerørene med det kunstige fordøyelsesmediet, og koble hver av dem til den respektive ventilen med den tilsvarende slangen. Fyll slangen i ventiler to til åtte ved å rengjøre fra ventil to, ventil tre, ventil fire og ventil fem til den eksterne utgangen som er ventil åtte.Fyll slangen i ventil en ved å rengjøre fra ventil en til ventil seks kapillær fem ganger. Plasser kapillæren i oljefasen, og last venstre sprøyte med ventil en. Begynn sekvensielt å behandle den første kontrollen gastrisk fordøyelse, tarmfordøyelse og desorpsjon, og lagre dataene på slutten av hver prosess.Eksperimentelle resultater oppnådd for gastrisk fordøyelse av emulgatorer er vist i disse figurene. Gastrisk proteolyse av humant serumalbumin er presentert her. Fordøyelsesmedier påføres ved utveksling av underfaser med løsninger ved 37 grader Celsius.Her representerer blå den opprinnelige bufferen med protein og rød representerer forenklet SGF med pepsin. Under subfaseutveksling med forenklet SGF og pepsin øker grenseflatespenningen på grunn av hydrolysen av proteinet, som fortynner det første proteinlaget. Det grafiske bildet representerer gastrisk lipolyse av sitrus pektin.Her representerer blå den opprinnelige bufferen med sitrus pektin, gul representerer forenklet SGF med gastrisk lipase, og grå representerer forenklet SGF. Subfaseutveksling med gastrisk lipase reduserer overflatespenningen mens underfaser utveksles med forenklet SGF, gir en nullrespons av grenseflatespenningen. Vist her er et eksempel på tarmens fordøyelsesprofiler.Absorpsjon, desorpsjon, profiler av biosalter, lipase og lipase pluss gallesalter i forenklet SIF ved 37 grader Celsius presenteres her. Det grafiske bildet viser utviklingen av grenseflatespenningen ved lipolyse av to varianter av plueronic F127 og F68. En bratt reduksjon kan ses i grenseflatespenning på grunn av absorpsjon av lipase- og gallesalter, og produksjon av frie fettsyrer på tidligere dannede grenseflatefilmer av F68 og F127 ved oljevanngrensesnittet.Desorpsjonstrinnet viser delfaseutvekslingen med forenklet SIF fra gallesalter, F68 og F127. In vitro fordøyelsesprofil av AS48 absorbert film ved luftvannsgrensesnittet i humane og storfe serumalbuminabsorberte filmer ved olivenoljevanngrensesnittet. De representative bildene viser grenseflatespenningen, dilatasjonselastisiteten og dilatasjonsviskositeten til in vitro fordøyelse av beta-laktoglobulinabsorbert film ved olivenoljevanngrensesnittet.Dilatasjonsparametrene ble målt til 1 hertz, 0,1 hertz og 0,01 hertz etter at det fordøyede grensesnittet ble likevektet i hvert trinn. Det er viktig å matche ballene når du programmerer prosessen med de tilsvarende sentrifugerørene, kapillæren eller aksen, utviklingen av dråpestedsfordelingen, deretter setter elektroforetisk mobilitet et potensial for dråper, og aminofri fettsyre produserer i lipolyse gir komplementær informasjon til tilsvarende med funn fra grenseflatespenning. Denne teknikken gir grenseflate lag med forskjellige fordøyelighetsprofiler for å levere næringsstoffer og legemidler på forskjellige steder i mage-tarmkanalen, og også for å utvikle nye innkapslingssystemer.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

In vitro Digestion of Emulsions in a Single Droplet via Multi Subphase Exchange of Simulated Gastrointestinal Fluids

Detection of the pH-dependent Activity of Escherichia coli Chaperone HdeB In Vitro and In Vivo

Detection of the pH-dependent Activity of Escherichia coli Chaperone HdeB In Vitro and In Vivo

Påvisning av pH-avhengig aktivitet av<em&gt; Escherichia coli</em&gt; Anstand HdeB<em&gt; In Vitro</em&gt; og<em&gt; I Vivo</em

Bacteria are frequently exposed to environmental changes, such as alterations in pH, temperature, redox status, light exposure or mechanical force. Many ...

Thermostabilization, Expression, Purification, and Crystallization of the Human Serotonin Transporter Bound to S-citalopram

Thermostabilization, Expression, Purification, and Crystallization of the Human Serotonin Transporter Bound to S-citalopram

Thermostabilization, Expression, Rensing, og Krystallisering av Human Serotonin Transporter Bound til<em&gt; S</em&gt; -citalopram

The serotonin transporter is a sodium and chloride-coupled transporter that &#34;pumps&#34; extracellular serotonin into cells. S-citalopram is a drug ...

Time-resolved ElectroSpray Ionization Hydrogen-deuterium Exchange Mass Spectrometry for Studying Protein Structure and Dynamics

Time-løst elektrospray-ionisering Hydrogen-deuterium Veksling massespektrometri for å studere Protein struktur og dynamikk

Intrinsically disordered proteins (IDPs) have long been a challenge to structural biologists due to their lack of stable secondary structure elements. ...

Preparation of Keratin Hydrolysate from Chicken Feathers and Its Application in Cosmetics

Utarbeidelse av Keratin hydrolyse fra kylling fjær og dens anvendelse i kosmetikk

Keratin hydrolysates (KHs) are established standard components in hair cosmetics. Understanding the moisturizing effects of KH is advantageous for ...

Isolation and Respiratory Measurements of Mitochondria from Arabidopsis thaliana

Isolation and Respiratory Measurements of Mitochondria from Arabidopsis thaliana

Isolasjon og respiratoriske målinger av mitokondrier fra Arabidopsis thaliana

Mitochondria are essential organelles involved in numerous metabolic pathways in plants, most notably the production of adenosine triphosphate (ATP) from ...

A Colorimetric Method for Measuring Iron Content in Plants

Kolorimetrisk metode for å måle jerninnhold i planter

Iron, one of the most important micronutrients in living organisms, is involved in basic processes, such as respiration and photosynthesis. Iron content ...

Quantification of Hypopigmentation Activity In Vitro

Kvantifisering av Hypopigmentation aktivitet i Vitro

This study presents laboratory methods for the quantification of hypopigmentation activity in vitro. Melanin, the major pigment in melanocytes, is ...

Fluorescent Visualization of Mango-tagged RNA in Polyacrylamide Gels via a Poststaining Method

Fluorescerende visualisering av mango-Tagged RNA i polyakrylamid gels via en Poststaining metode

Native and denaturing polyacrylamide gels are routinely used to characterize ribonucleoprotein (RNP) complex mobility and to measure RNA size, ...

Ion Exchange Chromatography (IEX) Coupled to Multi-angle Light Scattering (MALS) for Protein Separation and Characterization

Ion Exchange Chromatography IEX Coupled to Multi-angle Light Scattering MALS for Protein Separation and Characterization

Ionebytte kromatografi (IEX) koblet til multi-Angle lysspredning (MALS) for proteiner og karakterisering

Ion-exchange chromatography with multi-angle light scattering (IEX-MALS) is a powerful method for protein separation and characterization. The combination ...

An In Vitro Single-Molecule Imaging Assay for the Analysis of Cap-Dependent Translation Kinetics

An In Vitro Single-Molecule Imaging Assay for the Analysis of Cap-Dependent Translation Kinetics

En In Vitro single-molecule imaging assay for analyse av cap-avhengig oversettelse kinetikk

Cap-dependent protein synthesis is the predominant translation pathway in eukaryotic cells. While various biochemical and genetic approaches have allowed ...