Equipo modular de digestión in vitro.

Equipo capaz de reproducir las condiciones mecánicas y fisicoquímicas acontecidas a lo largo de la digestión gástrica e intestinal del aparato digestivo humano,

así como conocer la proporción de nutrientes que finalmente es absorbida por el intestino humano.

Equipo modular de digestión in vitro.

Sector de la técnica

Equipos de experimentación relacionados con alimentación y salud.

Estado de la técnica

Estudios de biodisponibilidad

La calidad nutricional de los alimentos depende en gran medida de su disponibilidad de absorción. Una óptima disponibilidad es el resultado de una completa absorción intestinal de nutrientes.

En la actualidad los estudios de biodisponibilidad de nutrientes son frecuentemente abordados mediante estudios de experimentación animal, dado que los estudios con humanos resultan complicados por su alto gasto en coste y tiempo, su tediosa preparación y seguimiento, posibilidad de problemas éticos, además de generar frecuentemente resultados difícilmente comparables debido a las importantes diferencias entre los individuos participantes. Los estudios con animales resultan más sencillos, sin embargo no llegan a ser totalmente representativos debido a las importantes diferencias existentes en la digestión y absorción entre humanos y animales. Por otro lado, los ensayos in vitro no permiten la reproducción de los cambios fisicoquímicos continuos, así como tampoco la simulación de los movimientos propios del sistema digestivo humano. Por tanto para llevar a cabo un estudio de biodisponibilidad de nutrientes en alimentos se pide una metodología que reúna los siguientes requisitos:

1. simule fielmente las complejas condiciones, mecánicas y fisicoquímicas, cambiantes existentes durante la fase digestiva humana de los alimentos.

2. evite aquellos problemas asociados a los estudios in vivo.

3. permita el ajuste de las variables del proceso digestivo para reproducir diferentes estados digestivos del individuo: (edad del individuo).

Estudios de caracterización de microencapsulados

En la actualidad existe un interés creciente por parte de los consumidores por un nuevo tipo de productos alimenticios con nuevas propiedades, más sencillos de usar, más seguros y más saludables, como es el caso de los alimentos con ingredientes funcionales. Estos ingredientes, caracterizados por estar ya presentes en alimentos naturales convencionales, aportan mayores beneficios para la salud al presentarse en mayor proporción o al incorporarse a alimentos en los que no existían de manera natural. Los avances tecnológicos que se han producido en varias disciplinas científicas como la química fina, la farmacología, la tecnología de alimentos o la ingeniería química, han permitido que las empresas puedan dar respuesta a la demanda de este tipo de productos innovadores. Sin embargo, existe una serie de dificultades que se presentan ante el desarrollo de este nuevo tipo de productos alimentarios, como la dosificación de estos nuevos ingredientes, el modo de incorporación a los alimentos o la alteración de sabores. En algunos casos las sustancias se pueden ver alteradas por las condiciones del entorno, perdiendo su funcionalidad, por oxidación de las sustancias activas, degradación por pH o temperatura, etc.

La microencapsulación de estos ingredientes funcionales es un método de protección de estos principios activos sensibles a las condiciones ambientales, y goza de una amplia variedad de utilidades en el sector alimentario, entre las que destacan: la conservación, fortificación y liberación controlada en el tiempo de nutrientes, disminución de la higroscopicidad, modificación del estado de agregación aparente de sustancias volátiles, estabilidad durante el almacenamiento, mejora de cualidades organolépticas y funcionales de productos alimenticios, conversión de líquidos en sólidos, etc.. En este contexto, la microencapsulación ha despertado un creciente interés en los últimos años dada su capacidad de conferir altas prestaciones a sustancias diversas, a utilizar no solo en el sector alimenticio sino también en múltiples sectores tan diversos como la agricultura, la cosmética y la farmacia.

La demanda creciente de productos encapsulados, está provocada por una serie de propiedades ventajosas que se atribuyen a las sustancias microencapsuladas, entre las que se pueden destacar:

- facilidad de manejo y dosificación de sustancias de manipulación complicada,

- protección frente a agentes externos como luz, oxígeno, pH, radicales libres, sustancias incompatibles por contacto, etc.

- enmascaramiento de características no deseadas en el producto final: aroma, color, olor, etc.

- liberación controlada en el momento y lugar deseado, según las condiciones ambientales o de forma sostenida en el tiempo.

- disminución de la cantidad necesaria para un efecto dado, como consecuencia de la protección de los principios activos.

Paralelamente al desarrollo progresivo de nuevas tecnologías de microencapsulación, se van desarrollando técnicas de caracterización de estas microcápsulas, que permitan conocer las propiedades de estos materiales y fundamentalmente, predecir el efecto final en el consumidor. Aspectos como la morfología externa de las partículas, o la distribución de tamaños, son características importantes en los productos microencapsulados, cuyos métodos de determinación están plenamente desarrollados.

Sin embargo, existe un a mayor dificultad en la evaluación de la velocidad de liberación y velocidad de degradación. Ensayos habituales para conocer la velocidad de liberación consisten en introducir las partículas en recipientes con agitación que reproduzcan las condiciones del estómago o el intestino, del que se toman alícuotas diferentes intervalos de tiempo definidos, cuyo análisis cuantitativo proporciona información acerca de la cantidad de núcleo que se ha liberado de la microcápsulas, así como de la cantidad de principio activo que se ha degradado por efecto de las condiciones del medio. La agitación habitualmente se consigue mediante la introducción de algún material rígido que gira a una velocidad regulable. Sin embargo, el empleo de materiales rígidos con cierta velocidad introduce una fuerza de cizalla sobre el material de recubrimiento que no se produce en la digestión humana. Este efecto degradativo sobre el material de recubrimiento produce una distorsión de la velocidad de liberación o degradación real, en mayor o menor medida en función del tipo de material de recubrimiento empleado. Por otro lado, el proceso real de digestión mediante movimientos peristálticos aporta ligeros cambios de presión en el contenido, que no se simulan en las metodologías de liberación habituales.

Descripción detallada de la invención

Para solventar los problemas mencionados se ha diseñado un equipo in vitro modular capaz de reproducir con exactitud las condiciones mecánicas y fisicoquímicas presentes en el sistema digestivo humano. La presente invención permite realizar estudios de liberación y o degradación de partículas microencapsulados con resultados más cercanos a la realidad, puesto que permite una elevada agitación sin el empleo de materiales rígidos externos, de manera similar a la que se produce en el aparato digestivo humano, así como ligeras variaciones de presión, similar al proceso real de digestión.

Por otro lado, además de los equipos de bombeo con control automático para el aumento de presión en las cámaras externas, incorpora también equipos de bombeo para disminuir la presión en éstas cámaras, con una velocidad controlada, perfectamente sincronizados mediante control por ordenador.

La Patente US5525305 revela un sistema de reactores apropiado para reproducir un modelo del tracto gastrointestinal basado en dos o más cámaras de presión con un sistema de mangueras flexibles abiertas en ambos extremos. Este sistema únicamente incorpora sistema de bombeo para la entrada del fluido en la cámara, lo que permite controlar la velocidad de entrada de fluido en cada cámara, pero no la de vaciado, que se produce lentamente por la elasticidad propia de la membrana.

El sistema de vaciado de las cámaras se produce por efecto de la tensión del material elástico, eliminando las diferencias entre experimentos a medida que el material elástico se va degradando. De esta manera, se contribuye a la repetibilidad de los resultados, ya que se pueden controlar con mayor precisión tanto los ciclos de presión como de descompresión de cada cámara, así como la velocidad y presión de cada movimiento peristáltico. La capacidad de controlar tanto la velocidad de compresión como de descompresión permite adaptar el ensayo a condiciones de trabajo muy concretas, incluso capaces de reproducir... [Seguir leyendo]

1. Equipo modular in vitro adecuado para llevar a cabo el procedimiento de simulación de las condiciones in vivo del tracto digestivo humano, caracterizado por comprender un sistema compartimental con un mínimo de dos módulos de vidrio interconectados, albergando cada módulo en su interior membranas flexibles abiertas por sus dos extremos y colocadas en el interior de cada módulo, generando un espacio intermedio entre la pared del módulo y la propia membrana.

2. Equipo modular in vitro, según la reivindicación 1, caracterizado porque los módulos que lo comprenden albergan un número abierto de entradas y salidas auxiliares.

3. Equipo modular in vitro, según la reivindicación 1, caracterizado porque las membranas flexibles se realizan a base de látex.

4. Equipo modular in vitro, según la reivindicación 1, caracterizado por incorporar un sistema de bombeo hidráulico generador de cambios de presión entre compartimentos adyacentes.

5. Equipo según la reivindicación 4, caracterizado por incorporar un sistema calefactor del agua circulada por el espacio libre entre la pared y la membrana de cada módulo.

6. Equipo modular in vitro, según la reivindicación 1, caracterizado por incorporar un controlador con capacidad de monitorizar los movimientos de compresión-descompresión de cada uno de los módulos, así como la alimentación interconectada entre unidades.

7. Equipo modular in vitro, según la reivindicación 1, caracterizado por incorporar un equipo de bombeo recirculatorio dotado de una membrana de ultrafiltración que separa los nutrientes de bajo peso molecular.

8. Equipo modular in vitro, según la reivindicación 1, caracterizado por incorporar una entrada para la alimentación del reactor y medida de Ph-Temperatura.

9. Equipo modular in vitro, según la reivindicación 1, caracterizado por incorporar una salida auxiliar para evitar sobrepresiones, y adicionar de reactivos y enzimas.

10. Equipo modular in vitro, según la reivindicación 1, caracterizado por incorporar microbiota propia del colon humano microencapsulada, una entrada continua de gas nitrógeno y un sistema de filtración para la separación constante de metabolitos generados.