[发明专利]仿生动态鼠胃-十二指肠消化系统模拟装置和模拟实验方法

说明书

本发明涉及仿生动态鼠胃‑十二指肠消化系统模拟装置和模拟实验方法，仿生动态鼠胃‑十二指肠消化系统模拟装置，包括胃消化系统、十二指肠消化系统、流加‑排空装置和保温盒，流加‑排空装置朝向胃消化系统输送胃液，朝向十二指肠消化系统输送胆汁和胰液，胃消化系统和十二指肠消化系统相互连通。仿生动态鼠胃‑十二指肠消化系统模拟实验方法，包括如下步骤：（1）调整保温盒内的室温；（2）灌装胃液、胰液和胆汁；（3）制备食物样品；（4）给仿生鼠胃模型注射胃液；（5）向仿生鼠胃模型注入食物样品；（6）模拟消化过程；（7）分时间段记录消化过程。本发明具有较真实的模拟结果，与活鼠的消化过程极其相似，具有很好的应用价值。

技术领域

本发明涉及仿生动态鼠胃-十二指肠消化系统模拟装置和模拟实验方法，该消化系统模拟装置能用于在体外仿生多种不同类型和结构的食物及药物在真实鼠胃内的混合、研磨、消化和排空过程。

背景技术

目前任何一种新的功能性食品和药物在投入市场被消费者和患者信任和接受之前，必须要进行严格的营养价值、毒理、药理等方面的实验和评价。而要评估其营养物质及有效活性成分在胃肠道内的释放率和利用率，首先要了解它们在胃内的消化和排空过程，认识其在体内的营养输送过程，从而改善食品和药物的加工方法或构建新的功能性食品，有效提高营养成分的消化吸收及药物的利用率。此外，随着食品安全问题日益突出，这对有效、快速、便捷的检测食品添加剂和有毒有害成分在体内的残留技术提出了新的挑战。

研究功能性食品和药物在胃肠道中的消化、排空及有效活性成分过程，以及有毒有害物质在体内的残留，其传统方法主要诉诸于动物活体和人体志愿者临床试验。由于活体或者临床实验对象的选择受到限制，而且因为生物个体生理（包括性别、年龄、病史等）差异、结构差异以及环境因素对生物体状态的影响，致使活体和临床试验费时费力、成本高、重现性差，并且还会受到伦理方面的限制。体外仿生消化道，是对人体或动物的消化系统及其消化环境、消化道内的流体动态行为进行仿生模拟的装置，不仅没有伦理方面的限制，而且可以完全或部分代替活体和临床试验，或者作为“前测试”来预测体内试验情况及优化活体试验条件，从而达到降低成本、节约时间、提高重复性和准确性的目的。

近年来，研究者们开发了多种体外消化系统模型，用于研究食物消化过程中的物理化学变化、食物之间相互作用、肠道益生菌存活率、功能性食品的开发和应用以及药物和有毒有害物质在胃肠道内的残留和代谢过程。当前的体外消化系统模型按照弹性大小可分为刚性系统、半刚性系统和柔性系统。刚性体外胃或肠道模型利用烧杯等简单容器通过搅拌器械或摇床震荡设备来驱动胃内容物混合，简便廉价、驱动（转速）可控，但缺乏对胃或肠道的生理形态、胃或肠内理化环境、胃壁或肠壁运动及流体动力学行为的有效模拟。因而，近年来研究者们更倾向于研究具有胃和肠道生理形态特征、胃壁和肠壁可运动、胃液、肠液和食糜连续分泌和排空等更为复杂、更接近真实胃和肠道的动态体外仿生胃消化系统。目前应用比较广泛的体外消化系统主要包括由英国利兹海德食品研究所研制的DGM(Dynamic Gastric Model)、荷兰TNO营养与食品研究所的TIM (TNO Intestinal Model)和美国加州大学戴维斯分校的HGS (Human Gastric Simulator)。这三种经典的体外消化系统各有优劣，可以有效模拟胃肠道中的物理和化学环境，重现部分食物或药物在胃肠道中的消化、排空及有效活性成分释放行为。但是它们都不具备真实胃或肠道的形态和生理结构的细节（大小、胃内壁褶皱等），无法重现食物在真实胃内的分布及消化、排空顺序，而且缺乏对胃壁或肠壁蠕动收缩的有效模拟。此外，这些系统构造复杂，造价成本较高，拆卸和清洗不便；由于伦理限制无法方便获取人体胃肠道有关的生理学参数，致使不能有效验证上述系统的有效性和科学性。

为此，构建一种具有真实胃和肠道的形态和生理细节、能有效模拟胃壁和肠壁蠕动收缩且造价便宜、操作简单的动态仿生胃-十二指肠消化系统将会具有广泛的应用价值。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明公开了仿生动态鼠胃-十二指肠消化系统模拟装置和模拟实验方法，其具体技术方案如下：