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

Esta investigação foi financiada pelos projetos RTI2018-101309-B-C21 e PID2020-631-116615RAI00, financiados pelo MCIN/AEI/10.13039/501100011033 e pelo "FEDER Uma forma de fazer a Europa". Este trabalho foi (parcialmente) apoiado pelo Grupo de Biocoloides e Física dos Fluidos (ref. PAI-FQM115) da Universidade de Granada (Espanha).

1. Sequência de limpeza para todos os artigos de vidro utilizados na experimentação da ciência da superfície
<ol><li>Esfregue os copos com uma solução de limpeza concentrada (ver Tabela de Materiais) diluída em água (10%).</li>
	<li>Enxágue bem com uma sequência de água da torneira, propanol, água destilada e água ultrapura. Seque em uma cabine e armazene em um armário fechado até o uso.</li>
</ol>2. Preparação da amostra
<ol...

<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>

Este artigo descreve um protocolo generalizado para medir a digestão in vitro de camadas interfaciais usando equipamentos de gota pendente. O protocolo pode ser ajustado às necessidades específicas do experimento ajustando a composição dos tampões digestivos, que são baseados no protocolo harmonizado INFOGEST11,20 para facilitar a comparação com a literatura. As enzimas digestivas e os biossurfactantes podem ser adicionados individualmente, sequ...

Entender como a gordura é digerida, o que envolve a digestão em emulsão, é importante para projetar racionalmente produtos com funcionalidade personalizada1. O substrato para a digestão de gordura é uma emulsão, uma vez que a gordura é emulsionada após o consumo por ação mecânica e mistura com biossurfactantes na boca e no estômago. Além disso, a maior parte da gordura consumida pelos seres humanos já é emulsionada (como produtos lácteos) e, no caso de bebês ou alguns idosos, essa é a única forma de consumo. Assim, o design de produtos à base de emulsão com perfis de digestão específicos é muito importante na nutrição1. Além disso, as emulsões podem encapsular e fornecer nutrientes, medicamentos ou bioativos lipofílicos2 para lidar com diferentes condições gastrointestinais, como obesidade3, fortificação de nutrientes, alergias alimentares e doenças digestivas. Nas emulsões de óleo em água, as gotículas lipídicas são cercadas por camadas interfaciais de emulsificantes, como proteínas, surfactantes, polímeros, partículas e misturas4. O papel dos emulsificantes é duplo: estabilizar a emulsão5 e proteger/transportar o composto encapsulado para um local específico. A obtenção de uma digestibilidade personalizada das emulsões depende de sua composição inicial, mas também requer o monitoramento da evolução contínua dessa interface durante o trânsito pelo trato gastrointestinal (Figura 1).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64158/64158fig01.jpg"> Figura 1: Aplicando engenharia interfacial de emulsões para lidar com algumas das principais condições gastrointestinais. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64158/64158fig01large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
A digestão lipídica é, em última análise, um processo interfacial, pois requer a adsorção de lipases (gástricas ou pancreáticas) na interface óleo-água de gotículas lipídicas emulsionadas através da camada interfacial para alcançar e hidrolisar os triglicerídeos contidos no óleo em ácidos graxos livres e monoacilglicerídeos6. Isso está esquematizado na Figura 2. A lipase gástrica compete com a pepsina e os fosfolipídios no estômago pela interface óleo-água (Figura 2, digestão gástrica). Em seguida, a lipase/colipase pancreática compete com tripsina/quimotripsina, fosfolipídios, sais biliares e produtos digestivos no intestino delgado. As proteases podem alterar a cobertura interfacial, prevenindo ou favorecendo a adsorção da lipase, enquanto os sais biliares são altamente ativos superficiais e deslocam a maior parte do emulsificante restante para promover a adsorção da lipase (Figura 2, digestão intestinal). Eventualmente, a taxa e a extensão da lipólise dependem das propriedades interfaciais da emulsão digerida inicial/gástrica, como a espessura, as conexões inter/intramoleculares e as interações eletrostáticas e estéricas. Assim, o monitoramento da evolução da camada interfacial à medida que é digerida oferece uma plataforma experimental para identificar mecanismos e eventos interfaciais que afetam a adsorção da lipase e, portanto, a digestão lipídica.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64158/64158fig02.jpg"> Figura 2: Diagrama esquemático ilustrando o papel das interfaces na digestão lipídica gastrointestinal. A hidrólise da pepsina altera a composição interfacial na fase gástrica, enquanto a lipase gástrica hidrolisa os triglicerídeos. No intestino delgado, a tripsina/quimotripsina hidrolisa ainda mais o filme interfacial, enquanto a lipólise prossegue pela adsorção de BS/lipases, pela hidrólise de triglicerídeos e pela dessorção de produtos lipolíticos por solubilização nas micelas/complexo BS. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64158/64158fig02large.jpg" target="_blank">Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
O equipamento de gota de pingente da Universidade de Granada (UGR) é implementado com uma tecnologia patenteada, o duplo capilar coaxial, que permite a troca subfásica da solução a granel7. O capilar, que contém a gota do pingente, consiste em um arranjo de dois capilares coaxiais que são conectados independentemente a cada canal de um microinjetor duplo. Cada microinjetor pode operar de forma independente, permitindo a troca do conteúdo caído pelo fluxo7. Assim, a troca subfásica consiste na injeção simultânea da nova solução com o capilar interno e na extração da solução a granel com o capilar externo usando a mesma taxa de fluxo. Este processo permite a substituição da solução a granel sem perturbação da área interfacial ou do volume da gota. Este procedimento foi posteriormente atualizado para uma troca multi-subfase, que permite até oito trocas subfásicas sequenciais da solução a granel de gotículas8. Isso permite a simulação do processo digestivo em uma única gota aquosa suspensa em meio lipídico, trocando sequencialmente a solução a granel por meios artificiais imitando os diferentes compartimentos (boca, estômago, intestino delgado). Toda a configuração é representada na Figura 3, incluindo os detalhes dos componentes. As seringas do microinjetor são conectadas às oito válvulas vias, cada uma conectando-se a um tubo de microcentrífuga contendo o fluido digestivo artificial com componentes descritos na Figura 2.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64158/64158fig03.jpg"> Figura 3: Visão geral do OCTOPUS com todos os componentes. A câmera CCD, o microscópio, o microposicionador, a célula termoestabilizada e o capilar duplo foram conectados independentemente a um microinjetor duplo com duas seringas conectadas a oito válvulas vias. Cada seringa se conecta com capilares, quatro tubos de microcentrífuga com amostra e uma descarga. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64158/64158fig03large.jpg" target="_blank">Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
A Figura 4A mostra como cada um dos fluidos digestivos artificiais é injetado na gota pendente por troca de subfases através do duplo capilar. Cada composto digestivo detalhado na Figura 2 pode ser aplicado simultaneamente/sequencialmente, simulando a passagem pelo trato gastrointestinal. Os fluidos digestivos artificiais contêm diferentes enzimas e biossurfactantes, que alteram a tensão interfacial do emulsificante inicial, conforme esquematizado na Figura 4B. O software DINATEN (ver Tabela de Materiais), também desenvolvido na UGR, registra a evolução da tensão interfacial em tempo real à medida que a camada interfacial inicial é digerida in vitro. Além disso, após cada fase digestiva, a elasticidade dilatacional da camada interfacial é calculada impondo oscilações periódicas de volume/área interfacial na camada interfacial estabilizada e registrando a resposta da tensão interfacial. O período/frequência e a amplitude da oscilação podem ser variados, e o processamento da imagem com o software CONTACTO fornece os parâmetros reológicos dilatacionais8.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64158/64158fig04.jpg"> Figura 4: Exemplos de perfis de digestão . (A) A camada emulsificante inicial é submetida a meio digestivo artificial colocado na microcentrífuga por troca subfásica sequencial das diferentes soluções na gota pendente. (B) A evolução geral da tensão interfacial (eixo y) do emulsionante inicial em função do tempo (eixo x) à medida que é digerido in vitro pelas várias enzimas/biossurfactantes nos meios artificiais. Uma troca subfásica final com fluido intestinal simples mede a dessorção de lipídios digeridos por solubilização em micelas mistas. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64158/64158fig04large.jpg" target="_blank">Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
Este estudo apresenta o protocolo geral desenhado para medir a digestão in vitro de camadas interfaciais com equipamento de gota pendente9. A camada interfacial inicial é submetida sequencialmente a condições que imitam a passagem pelo trato gastrointestinal, conforme ilustrado na Figura 2. Esses diferentes meios digestivos são injetados na gota pendente por troca subfásica das diferentes soluções contidas nos tubos de microcentrífuga (Figura 4A). A composição desses meios pode ser personalizada dependendo das condições gastrointestinais que serão avaliadas, a saber, proteólise/lipólise gástrica/intestinal, permitindo mensurar efeitos cumulativos e sinergias10. As condições experimentais utilizadas para mimetizar o processo de digestão em cada compartimento seguem o protocolo de consenso internacional publicado pelo INFOGEST detalhando o pH e as quantidades de eletrólitos e enzimas11. O dispositivo experimental baseado na gota pendente permite o registro da tensão interfacial in situ durante todo o processo de digestão simulado. A reologia dilatacional da camada interfacial é calculada no final de cada etapa digestiva. Dessa forma, cada emulsificante oferece um perfil de digestão que ilustra as propriedades das interfaces digeridas, conforme ilustrado na Figura 4B. Isso permite a extração de conclusões sobre sua suscetibilidade ou resistência às diferentes etapas do processo digestivo. Em geral, o meio digestivo artificial contém pH ácido/básico, eletrólitos, proteases (gástricas e intestinais), lipases (gástricas e intestinais), sais biliares e fosfolipídios, que são dissolvidos em seus respectivos fluidos digestivos (gástrico ou intestinal). A Figura 4B mostra um perfil genérico da evolução da tensão interfacial de um emulsificante, primeiro submetido à ação da protease, seguido pelas lipases. Em geral, a proteólise da camada interfacial promove um aumento da tensão interfacial devido à dessorção de peptídeos hidrolisados9,12, enquanto a lipólise resulta em uma redução muito acentuada da tensão interfacial devido à adsorção de sais biliares e lipases 13. Uma troca subfásica final com o fluido intestinal esgota a solução a granel de material não adsorvido/digerido e promove a dessorção de compostos solúveis e a solubilização de lipídios digeridos em micelas mistas. Isso é quantificado pelo aumento da tensão interfacial registrada (Figura 4B).
Em resumo, o delineamento experimental implementado na gota pendente para simular a digestão in vitro em uma única gota permite medir efeitos cumulativos e sinergias à medida que o processo de digestão é aplicado sequencialmente à camada interfacial inicial10. A composição de cada meio digestivo pode ser facilmente ajustada para dar conta das particularidades das condições digestivas, incluindo patologias gastrointestinais ou meios digestivos infantis14. Em seguida, a identificação dos mecanismos interfaciais que afetam a proteólise e a lipólise pode ser usada para modular a digestão pela engenharia interfacial de emulsões. Os resultados obtidos podem ser aplicados no desenho de novas matrizes alimentares com funcionalidades sob medida, como baixa alergenicidade, ingestão controlada de energia e digestibilidade diminuída 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

As emulsões estão sendo usadas atualmente para encapsular e fornecer nutrientes e medicamentos para combater diferentes condições gastrointestinais, como obesidade, fortificação de nutrientes, alergias alimentares e doenças digestivas. A capacidade de uma emulsão de fornecer a funcionalidade desejada, ou seja, atingir um local específico dentro do trato gastrointestinal, inibir / retardar a lipólise ou facilitar a digestibilidade, depende em última análise de sua suscetibilidade à degradação enzimática no trato gastrointestinal. Em emulsões de óleo em água, as gotículas lipídicas são cercadas por camadas interfaciais, onde os emulsificantes estabilizam a emulsão e protegem o composto encapsulado. Alcançar uma digestibilidade personalizada das emulsões depende de sua composição inicial, mas também requer o monitoramento da evolução dessas camadas interfaciais, pois elas são submetidas a diferentes fases da digestão gastrointestinal. Um balanço de filme de superfície de gota pendente implementado com uma troca multi-subfásica permite simular a digestão in vitro de emulsões em uma única gota aquosa imersa em óleo, aplicando um modelo de digestão estática personalizado. O trânsito através do trato gastrointestinal é imitado pela troca subfásica da solução original em massa de gotículas com meios artificiais, imitando as condições fisiológicas de cada compartimento/etapa do trato gastrointestinal. A evolução dinâmica da tensão interfacial é registrada in situ ao longo de toda a digestão gastrointestinal simulada. As propriedades mecânicas das interfaces digeridas, como elasticidade dilatacional interfacial e viscosidade, são medidas após cada fase de digestão (oral, gástrica, intestino delgado). A composição de cada meio digestivo pode ser ajustada para explicar as particularidades das condições digestivas, incluindo patologias gastrointestinais e meios digestivos infantis. Os mecanismos interfaciais específicos que afetam a proteólise e a lipólise são identificados, fornecendo ferramentas para modular a digestão pela engenharia interfacial de emulsões. Os resultados obtidos podem ser manipulados para projetar novas matrizes alimentares com funcionalidades personalizadas, como baixa alergenicidade, ingestão controlada de energia e diminuição da digestibilidade.

Esta seção mostra diferentes exemplos de perfis de digestão medidos com o OCTOPUS. A aparência geral das correspondências de perfil de digestão simuladas é mostrada na Figura 4B. A tensão interfacial é geralmente representada contra o tempo no perfil de digestão. As diferentes fases/etapas de digestão consideradas são representadas em diferentes cores. A primeira fase forma a camada inicial e corresponde à fase de adsorção do emulsionante ou proteína/surfactante/polímero, de...

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

Um balanço de filme de superfície de gota pendente implementado com uma troca multi-subfase, apelidada de OCTOPUS, permite imitar condições digestivas pela troca subfásica sequencial da solução a granel original com fluidos gastrointestinais simulados. A digestão in vitro simulada é monitorada registrando in situ a tensão interfacial da camada interfacial digerida.

In vitro Digestão de emulsões em uma única gotícula via troca multifásica de fluidos gastrointestinais simulados

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

Nosso método fornece um modelo para investigar como as emoções são digeridas, simulando o processo de digestão em uma única gota de água, que é coberta por emulsificante e está imersa na fase oleosa. Podemos avaliar o impacto de diferentes emulsificantes e a ação de diferentes componentes digestivos e projetar interfaces que possam resistir ou retardar a digestão em diferentes locais dentro do trato gastrointestinal. Podemos medir a tensão interfacial em C2 durante todo o processo de digestão simulado e a elasticidade e viscosidade da camada interfacial no final da etapa de digestão.As concentrações e as condições da digestão podem ser ajustadas às necessidades do experimento, e isso pode ser aplicado sequencialmente, ou simultaneamente permitindo avaliar o sinergismo e os efeitos cumulativos. E trabalhamos com uma única gota, então precisamos de uma quantidade muito baixa de amostra, e temos um controle de alta precisão das variáveis experimentais. Aplicamos essa técnica para projetar uma estratégia para assumir isso.Uma dessas abordagens é projetar na camada fóssil que aposenta ou recebe o processo de lipólise. Outra abordagem é o uso de inovadores da lipase, e investigamos o mecanismo interfacial de ação da lipase. Este dispositivo foi originalmente desenvolvido para estudar a digestão in vitro.No entanto, pode ser usado para estudo mono e interação com lipídios, e também pode ser aplicado para estudar automaticamente a micro concentração crítica. A técnica experimental é acessível. Um pesquisador manual foi treinado para usá-lo em uma semana.Você precisa limpar o equipamento completamente e purificar as amostras e o óleo para evitar a presença de contaminantes de superfície ativos. Você precisa se familiarizar com o computador de software e aprender a controlar as luzes e a posição da capacidade e se livrar de pequenas bolhas. Para começar, gota de água formal para verificar a tensão superficial da água à temperatura ambiente.Defina a densidade diferencial para arejar água no diálogo esquerdo e meça a tensão superficial em tempo real. por cinco minutos. Encha o cuvet limpo com pelo menos 0,002 litros de óleo vegetal limpo e coloque-o no suporte do cuvet na célula termostática.Defina a densidade diferencial para água de óleo vegetal e injete 40 microlitros a uma taxa de 0,5 microlitros por segundo. Meça a tensão em tempo real a cada segundo até o final da injeção. Este é um processo dinâmico simples.Em seguida, salve os dados e plote a tensão interfacial em função do volume da gota e de uma folha de dados. Verifique se a faixa de volume da gota fornece um valor para a tensão interfacial independente do volume da gota para água limpa. Plote a área interfacial em função do volume da gota.Esta curva será usada posteriormente para combinar o volume com a área interfacial correspondente. Com a seringa esquerda, injete o volume dentro da faixa de tensão interfacial constante e registre a tensão interfacial por cinco minutos. Isso é para verificar a ausência de componentes de superfície ativa no sistema.Para realizar o controle inicial, injete cerca de 10 microlitros da solução emulsificante no capilar para formação de gotas e registre a absorção em uma área interfacial constante de cerca de 20 milímetros quadrados por uma hora. Os valores exatos de volume e área podem ser obtidos a partir da curva de calibração plotada anteriormente. Programe a reologia dilucional ajustando a amplitude de oscilação para 1,25 microlitros no período de 10 segundos.Em seguida, programe a absorção na área interfacial selecionada por 10 segundos. Em seguida, para registrar o programa de digestão gástrica a absorção na área interfacial selecionada por 10 segundos. Encha a seringa esquerda com líquido da válvula dois.Injete 125 microlitros da válvula dois a cinco microlitros por segundo com a seringa esquerda e, simultaneamente, extraia o mesmo volume na mesma taxa com a seringa direita. Esta é uma visualização do processo de troca subfásica de água com azul de metileno. Descarrega a seringa direita para sair da válvula oito e carregue novamente a seringa esquerda com líquido da válvula dois.Repita estes dois passos 10 vezes para garantir a troca completa de subfases com líquido e válvula dois e enzimas gástricas. Em seguida, registre a absorção na área interfacial selecionada por uma hora e registre a reologia dilucional como mostrado anteriormente. Para registrar a digestão intestinal após o registro da absorção na área interfacial selecionada, encha a seringa esquerda com líquido da válvula três e siga os mesmos passos mostrados anteriormente para registrar a digestão gástrica.Da mesma forma, para registrar a dessorção, após registrar a absorção na área interfacial selecionada, encha a seringa esquerda com líquido da válvula cinco e repita o restante dos passos utilizados para registrar a digestão gástrica. Encha os tubos de microcentrífuga com o meio de digestão artificial e conecte cada um deles à respectiva válvula pela tubulação correspondente. Encha a tubulação nas válvulas dois a oito limpando da válvula dois, válvula três, válvula quatro e válvula cinco para a saída externa que é a válvula oito.Encha a tubulação na válvula um, limpando da válvula um para a válvula seis capilares cinco vezes. Coloque o capilar na fase de óleo e carregue a seringa esquerda com a válvula um. Comece a processar sequencialmente o controle inicial da digestão gástrica, digestão intestinal e dessorção, salvando os dados no final de cada processo.Os resultados experimentais obtidos para a digestão gástrica de emulsificantes são mostrados nestas figuras. A proteólise gástrica da albumina sérica humana é apresentada aqui. Os meios digestivos são aplicados por troca de subfases com soluções a 37 graus Celsius.Aqui o azul representa o tampão inicial com proteína e o vermelho representa o SGF simplificado com pepsina. Durante a troca subfásica com SGF simplificado e pepsina, a tensão interfacial aumenta devido à hidrólise da proteína, que dilui a camada proteica inicial. A imagem gráfica representa a lipólise gástrica da pectina cítrica.Aqui, o azul representa o tampão inicial com pectina cítrica, o amarelo representa o SGF simplificado com lipase gástrica e o cinza representa o SGF simplificado. A troca de subfases com lipase gástrica diminui a tensão superficial, enquanto a troca de subfases com SGF simplificada, fornece uma resposta nula da tensão interfacial. Aqui é mostrado um exemplo dos perfis de digestão intestinal.Absorção, dessorção, perfis de biossais, lipase e lipase mais sais biliares em SIF simplificado a 37 graus Celsius são apresentados aqui. A imagem gráfica mostra a evolução da tensão interfacial após a lipólise de duas variantes de F127 e F68 pluerônicos. Uma diminuição acentuada pode ser observada na tensão interfacial devido à absorção de lipase e sais biliares, e à produção de ácidos graxos livres em filmes interfaciais previamente formados de F68 e F127 na interface da água do óleo.A etapa de dessorção mostra a troca de subfases com SIF simplificado dos sais biliares, F68 e F127. Perfil de digestão in vitro do filme absorvido por AS48 na interface ar-água em filmes absorvidos por albumina sérica humana e bovina na interface água do azeite. As imagens representativas mostram a tensão interfacial, a elasticidade da dilatação e a viscosidade da dilatação da digestão in vitro do filme absorvido pela betalactoglobulina na interface da água do azeite.Os parâmetros de dilatação foram medidos em 1 hertz, 0,1 hertz e 0,01 hertz após o equilíbrio da interface digerida em cada etapa. É importante combinar as bolas ao programar o processo com os tubos de centrífuga correspondentes, capilares ou eixos, a evolução da distribuição do local de gota, então, a mobilidade eletroforética define um potencial de gotículas, e o ácido graxo livre de aminoácidos produzido na lipólise oferece informações complementares às correspondentes com os achados da tensão interfacial. Esta técnica fornece camadas interfaciais com diferentes perfis de digestibilidade para fornecer nutrientes e drogas em diferentes locais dentro do trato gastrointestinal, e também para desenvolver novos sistemas de encapsulamento.

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

Detecção da actividade de dependente do pH<em&gt; Escherichia coli</em&gt; Chaperone HdeB<em&gt; In Vitro</em&gt; e<em&gt; In Vivo</em

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

Bioquímica

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

Termoestabilização, expressão, purificação e cristalização do transportador de serotonina humano Bound to<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

resolvida no tempo com ionização por electrospray Hidrogénio-deutério troca Espectrometria de Massa para estudar a estrutura e dinâmica das proteínas

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

Preparação de hidrolisado de queratina de penas de galinha e sua aplicação em cosméticos

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

Isolamento e medições respiratória de mitocôndrias de 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

Um método colorimétrico para medir o teor de ferro nas plantas

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

Quantificação de hipopigmentação atividade In 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

Visualização fluorescente da Mango-Tagged RNA em géis de poliacrilamida através de um método de pós-coloração

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

Cromatografia de troca iónica (IEX) acoplada ao multi-ângulo espalhamento de luz (MALS) para caracterização e separação de proteínas

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

Um ensaio de imagem de molécula única in vitro para a análise de cinética de tradução dependente da tampa

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