Introduction
Troubles de la déglutition dus à une maladie, convalescence après une opération touchant la gorge ou l'œsophage, naissance prématurée, etc. : il existe de nombreuses raisons pour lesquelles un patient peut ne pas être en mesure de s'alimenter par lui-même, et un produit nutritionnel liquide est fourni directement dans le tractus gastro-intestinal, sans prise orale.
Les préparations pour l'alimentation par sonde répondent aux besoins nutritionnels du patient et contiennent des nutriments essentiels tels que des glucides et des protéines. Non seulement leur composition est cruciale pour assurer le confort et la sécurité du patient, mais elles doivent également répondre aux attentes en termes de fluidité, de stabilité et de biodisponibilité des ingrédients. Les formulations doivent s'écouler facilement dans les tubes. En outre, elles doivent être stables au repos afin de garantir l'absence de sédimentation et de séparation des phases. Enfin, le comportement de l'écoulement dans l'estomac est d'une importance cruciale, afin de réduire les risques de vomissement, les problèmes d'aspiration et l'écoulement à travers le larynx vers le système respiratoire. La digestion dans l'environnement acide de l'estomac implique des processus chimiques qui entraînent des changements structurels et rhéologiques dans les aliments.
Dans ce qui suit, la digestion d'une préparation commerciale de gavage est simulée ex-situ dans le rhéomètre rotatif Kinexus. Après ce processus de digestion, l'échantillon ainsi préparé est caractérisé au moyen de balayages de fréquence. Cela permet d'étudier l'influence de la digestion sur les caractéristiques rhéologiques.
Digestion ex situ sur le rhéomètre rotatif Kinexus
Le dispositif de simulation de la digestion comprend
- Le rhéomètre rotatif Kinexus équipé d'un agitateur en acier inoxydable à 2 pales, d'un diamètre de 32 mm (figure 1). La coupelle a été introduite dans la cartouche du cylindre pour assurer un contrôle précis de la température.
- Une coupelle en acier inoxydable d'un diamètre de 34 mm.
- Un piège à solvant rempli d'eau pour minimiser l'évaporation de l'échantillon.
L'environnement acide de l'estomac a été simulé en ajoutant une solution d'un pH de 2 (solution acide) à la formulation de l'aliment en tube (solution 3 ; voir également le tableau 1). La digestion a été simulée en agitant ce mélange à 37°C pendant trois heures à un taux de cisaillement de 1 s-1.
Une deuxième solution a été préparée comme décrit dans le tableau 1 afin de s'assurer que les différences éventuelles entre les mesures sont dues à la présence d'acide et non à la préparation.
Tableau 1 : Préparation des solutions
| N° de la solution | Formulation de l'alimentation du tube | Condition d'agitation | ||
|---|---|---|---|---|
| Durée de l'agitation | Température d'agitation | Taux de cisaillement | ||
| 1 | Pure | - | - | - |
| 2 | Mélangé à de l'eau distillée dans un rapport formulation/eau : 100/3 (p/p) | 3 heures | 37°C | 1 s-1 |
| 3 | Mélangé avec la solution acide dans un rapport formulation/solution acide : 100/3 (w/w) | 3 heures | 37°C | 1 s-1 |
Influence de la digestion sur les propriétés rhéologiques
Des balayages de fréquence ont été effectués sur les trois solutions préparées conformément au tableau 1. Pour cela, une géométrie de plaque de 60 mm a été utilisée. Ici aussi, la géométrie a été équipée d'un piège à solvant rempli d'eau. Cet accessoire peut être adapté à tous les types de géométries Kinexus. Les mesures ont été effectuées à 25°C avec une déformation de 1%. Cette déformation a été trouvée dans la région linéaire-viscoélastique des matériaux au moyen d'un balayage d'amplitude (non présenté). La figure 2 présente la courbe du module de cisaillement élastique mesuré lors du balayage de fréquence sur les trois solutions.
Les courbes du module de cisaillement élastique provenant des mesures de l'alimentation en tube pure (triangles verts) et de la solution de référence (agitée pendant 3 heures après l'ajout de 3 % d'eau ; carrés bleus) ne présentent pas de différences visibles. L'ajout d'une solution acide à la formulation de l'aliment et l'agitation du mélange pendant 3 heures entraînent une diminution de G' (croix noires).
Conclusion et perspectives
Une configuration imitant la digestion a été utilisée avec le rhéomètre rotatif Kinexus. La solution préparée avec le système dédié a été comparée rhéologiquement à une solution de référence sur la base de balayages de fréquence. L'agitation dans un environnement acide pendant 3 heures (simulant l'estomac) entraîne une diminution du module de cisaillement élastique.
Les géométries standard et les accessoires du rhéomètre rotatif Kinexus peuvent être utilisés pour simuler la digestion et effectuer une caractérisation rhéologique ultérieure à température contrôlée et sans évaporation. Même les matériaux très faiblement structurés peuvent être testés avec précision grâce à la faible capacité de couple du rhéomètre Kinexus.
La possibilité d'incorporer des enzymes digestives afin de décrire l'environnement de l'estomac de manière encore plus détaillée doit être mentionnée en tant que développement ultérieur possible de cette approche.