Введение
Нарушение глотания вследствие заболевания, восстановление после операции на горле или пищеводе, преждевременные роды и так далее - существует множество причин, по которым пациент не может принимать пищу самостоятельно, а жидкий питательный продукт подается непосредственно в желудочно-кишечный тракт, без перорального приема.
Препараты для зондового питания удовлетворяют потребности пациента в питании и содержат такие необходимые питательные вещества, как углеводы и белки. Их состав имеет решающее значение не только для обеспечения комфорта и безопасности пациента, но и должен соответствовать ожиданиям в отношении текучести, стабильности и биодоступности ингредиентов. Препараты должны легко проходить через трубки. Кроме того, они должны быть стабильными в состоянии покоя, чтобы не происходило ни седиментации, ни разделения фаз. И, наконец, очень важно поведение препарата в желудке, чтобы снизить риск рвоты, аспирации и попадания через гортань в дыхательную систему. Пищеварение в кислой среде желудка включает химические процессы, приводящие к структурным и реологическим изменениям в продуктах.
Далее в ротационном реометре Kinexus моделируется процесс переваривания коммерческой смеси для кормления через трубку ex-situ. После процесса переваривания приготовленный таким образом образец характеризуется с помощью частотных разверток. Это позволяет исследовать влияние переваривания на реологические характеристики.
Переваривание Ex-Situ на ротационном реометре Kinexus
Установка для моделирования процесса сбраживания состоит из:
- Ротационный реометр Kinexus, оснащенный мешалкой из нержавеющей стали с 2 лопастями диаметром 32 мм (рис. 1). Чашка вводилась в картридж цилиндра для обеспечения точного контроля температуры.
- Чашка из нержавеющей стали диаметром 34 мм.
- Ловушка для растворителя, заполненная водой для минимизации испарения образца.
Кислая среда желудка моделировалась путем добавления раствора со значением pH 2 (кислый раствор) к рецептуре корма в пробирке (раствор 3; см. также таблицу 1). Переваривание имитировали путем перемешивания этой смеси при 37°C в течение трех часов при скорости сдвига 1 с-1.
Второй раствор готовили, как описано в таблице 1, чтобы убедиться, что возможные различия между измерениями обусловлены присутствием кислоты, а не ее подготовкой.
Таблица 1: Приготовление растворов
| Раствор №. | Состав для подачи в пробирку | Условия перемешивания | ||
|---|---|---|---|---|
| Продолжительность | Температура | Скорость сдвига | ||
| 1 | Чистый | - | - | - |
| 2 | Смешивается с дистиллированной водой в соотношении рецептура/вода: 100/3 (w/w) | 3 часа | 37°C | 1 s-1 |
| 3 | Смешивается с кислотным раствором в соотношении состав/кислотный раствор: 100/3 (w/w) | 3 часа | 37°C | 1 s-1 |
Влияние переваривания на реологические свойства
Частотные развертки проводились на трех растворах, приготовленных в соответствии с таблицей 1. Для этого использовалась 60-миллиметровая геометрия пластины. В данном случае геометрия также была оснащена ловушкой для растворителя, заполненной водой. Данное приспособление может быть адаптировано ко всем типам геометрий Kinexus. Измерения проводились при 25°C при деформации в 1%. Эта деформация находилась в линейно-вязкоупругой области материалов с помощью амплитудной развертки (не представлена). На рис. 2 показана кривая модуля упругого сдвига, измеренная в ходе частотной развертки для трех растворов.
Кривые модуля упругого сдвига, полученные при измерении чистого трубчатого корма (зеленые треугольники) и эталонного раствора (перемешивание в течение 3 ч после добавления 3 % воды; синие квадраты), не имеют видимых различий. Добавление раствора кислоты в рецептуру корма и перемешивание смеси в течение 3 ч приводит к снижению G´ (черные крестики).
Заключение и перспективы
Установка, имитирующая процесс сбраживания, использовалась с ротационным реометром Kinexus. Раствор, приготовленный с помощью специальной системы, реологически сравнивался с эталонным раствором на основе частотных разверток. Перемешивание в кислой среде в течение 3 часов (имитация желудка) приводит к снижению модуля упругого сдвига.
Стандартные геометрии и принадлежности ротационного реометра Kinexus могут быть использованы как для имитации пищеварения, так и для последующего определения реологических характеристик при контролируемой температуре и без испарения. Даже очень слабоструктурированные материалы могут быть точно протестированы благодаря низкой крутящей способности реометра Kinexus.
В качестве возможного дальнейшего развития этого подхода следует особо отметить возможность включения пищеварительных ферментов для еще более детального описания среды в желудке.