17/08/2021

Estômago artificial revela a dinâmica dos fluidos da digestão

Redação do Diário da Saúde
Estômago artificial revela a dinâmica dos fluidos da digestão
A ilustração mostra o funcionamento do estômago artificial, com o campo de fluxo e a quebra da gota em torno das ondas de contração antral.
[Imagem: Damien Dufour]

Estômago artificial

Em pesquisas que vão dos esforços para combater a obesidade até aumentar a absorção dos medicamentos pelo corpo, os cientistas têm estudado extensivamente como o suco gástrico no estômago decompõe os alimentos e outras substâncias ingeridas.

A química da digestão já é bem compreendida, mas pouco se sabe sobre como os complexos padrões de fluxo e tensões mecânicas produzidas no estômago contribuem para a digestão.

Para isso, uma equipe da França, EUA e Suíça construiu um protótipo de antro artificial, ou estômago inferior, para tentar obter uma compreensão mais profunda de como as forças físicas influenciam a digestão dos alimentos.

O biochip revelou que existe um efeito de classificação, baseado na quebra de gotas líquidas, combinada com fenômenos de transporte, que podem ser explicados por uma disciplina chamada dinâmica dos fluidos, que explica o comportamento de líquidos e gases.

Partes do estômago

As partes mais importantes do estômago são o corpo, onde o alimento é armazenado; o antro, onde o alimento é moído; e o piloro, ou esfíncter pilórico, a válvula que se conecta ao intestino delgado.

Contrações musculares de ondas lentas começam no corpo, com a velocidade e amplitude das ondas aumentando, para formar as ondas de contração antral (OCAs), à medida que se propagam em direção ao piloro.

Estômago artificial revela a dinâmica dos fluidos da digestão
Os pesquisadores precisaram de conceitos de engenharia para entender o processo da digestão.
[Imagem: D. Dufour et al. - 10.1063/5.0053996]

Ondas no antro

O antro artificial construído pelos pesquisadores consiste em um cilindro, tampado em uma extremidade, para imitar um piloro fechado, e um pistão oco, que se move dentro do cilindro para replicar as OCAs (ondas de contração antral). Conforme verificado por meio de simulações de computador e por medições experimentais, o biochip reproduz com fidelidade as características de fluxo de jato retropulsivo que existem no antro.

Os resultados surpreenderam, com alguns sendo exatamente o oposto do esperado. A quebra das gotas ocorreu perto da superfície do pistão oco, onde o campo de fluxo apresentou velocidades mais lentas, mas taxas de deformação mais altas, expondo assim as gotas a tensões de cisalhamento mais altas durante um período de tempo mais longo. Nenhuma ruptura ocorreu nas gotas perto do centro do pistão, porque as tensões e os tempos de residência são menores e mais curtos.

"Os resultados extraídos deste protótipo simples aprofundaram o conhecimento sobre o processo de desintegração que ocorre no estômago," disse o professor Damien Dufour. "Gotas perto da parede vão se quebrar à medida que são transportadas em direção ao piloro. As gotas no centro retornam em direção ao corpo, sem grande redução de tamanho, para se desintegrar mais tarde. Pode-se interpretar essa ação combinada das OCAs como um efeito classificador."

Checagem com artigo científico:

Artigo: Investigation of the dispersing characteristics of antral contraction wave flow in a simplified model of the distal stomach
Autores: D. Dufour, F. X. Tanner, K. A. Feigl, E. J. Windhab
Publicação: Physics of Fluids
DOI: 10.1063/5.0053996
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