Gli scienziati dell’Institute of Food Research (IFR) del Regno Unito sono riusciti, dopo 12 anni di ricerche, a creare un apparato digerente artificiale che per la prima volta simula in
modo realistico tutti i movimenti e i processi dello stomaco umano, è il primo modello di stomaco al mondo a possedere tutte le funzionalità fisico-chimiche tipiche
dell’apparato digerente dell’uomo, ed è pertanto uno strumento prezioso per le industrie impegnate nella valutazione di nuovi farmaci o alimenti.

«Il modello dell’IFR è un sistema in vitro allo stato dell’arte, che per la prima volta simula la digestione da una vera prospettiva fisiologica», ha
dichiarato Il Dr. Martin Wickham, responsabile del progetto.

Con una struttura modulare che permette di adattarlo facilmente alle esigenze specifiche degli utilizzatori, il modello simula la parte principale dello stomaco in cui il cibo è soggetto
all’azione dei muscoli, e svolge anche una routine di svuotamento selettivo. Il materiale parzialmente trasformato proveniente dal corpo principale dell’apparato gastrico si svuota
in un modello dell’antro (la parte inferiore dello stomaco). Qui viene sottoposto a forti tensioni d’attrito, che provocano la scomposizione meccanica della struttura del cibo.
Nella sua fase finale il modello simula le condizioni riscontrabili nel duodeno, la prima parte dell’intestino tenue.

«I modelli statici di sistemi digestivi – continua il Dr. Wickham – si limitano a replicare la biochimica e la chimica dello stomaco, e spesso non effettuano l’espulsione dei
prodotti. Tali modelli semplificati servono solo per trattare nutrienti o minerali isolati, o cibi alquanto semplici. C’è invece bisogno di modelli dinamici come il nostro, che
cioè riproducano tutti gli aspetti fondamentali della digestione, così da consentire lo studio della trasformazione di alimenti complessi multifase – in altre parole di pasti
reali. Anche se la specificità degli enzimi e, in generale, la biochimica della digestione sono ben studiate e conosciute, disponiamo ancora di informazioni insufficienti circa la
fisicochimica, ossia il comportamento aggregativo di macromolecole e particelle, il trasporto di fase (il movimento dei nutrienti lipofilici), le interazioni ad esempio tra lipidi e proteine o
tra tensioattivi e polimeri, il comportamento dei fluidi, i meccanismi di diluizione e miscelazione e la scissione delle particelle.
È importante sottolineare che il modello IFR della digestione umana è il primo modello dinamico, sviluppato per associare e confrontare le nuove conoscenze scientifiche di tutti i
fattori fisici, meccanici e biochimici che intervengono nella digestione».
Alcune delle nuove conoscenze a cui il Dr. Wickham si riferisce sono state acquisite in collaborazione con i ricercatori dell’Università di Nottingham e del Queen’s
Medical Centre della stessa città inglese, i quali hanno osservato il funzionamento dello stomaco in volontari umani servendosi dell’imaging ecoplanare (EPI), una forma di
risonanza magnetica per immagini (MRI) inventata anni fa proprio a Nottingham dal Prof. Sir Peter Mansfield. Mentre con la MRI la maggior parte delle immagini viene acquisita fetta a
fetta, nell’EPI l’intera immagine viene presa con un unico scatto, per cui i tempi si riducono immensamente, superando i problemi che normalmente si registrano con un soggetto in
movimento. La tecnica è pertanto ideale per l’imaging dinamico e per studiare processi fisiologici in movimento, come quelli che avvengono nello stomaco. I ricercatori di
Nottingham hanno anche risolto le difficoltà tecniche che finora avevano limitato l’impiego dell’EPI.

Il sistema messo a punto dall’Institute of Food Research, costruito in modo da tenere conto delle ultime conoscenze sui processi digestivi, può quindi elaborare cibi e preparazioni
farmaceutiche in condizioni più realistiche che in passato. Oltre a far luce su fenomeni importanti quali il destino delle sostanze nutrienti e delle medicine assunte per via orale,
è utile anche per esaminare le interazioni tra alimenti e farmaci. È pertanto un sistema prezioso nello sviluppo dei prodotti farmaceutici, la caratterizzazione di nuovi alimenti
speciali e dietetici, lo screening dei componenti attivi e lo studio della struttura degli alimenti.

In concreto, è in grado di fornire informazioni che riducono la necessità di effettuare studi  in vitro con volontari, che sono notoriamente lunghi, costosi e
limitati da motivazioni etiche. In aggiunta il modello permette di prelevare il contenuto gastro-intestinale in qualsiasi fase del processo digestivo.

Il software di controllo avanzato dà la possibilità di effettuare un monitoraggio di tutte le parti in tempo reale. Nel software di controllo i ricercatori possono inserire
caratteristiche relative ai campioni quali viscosità e carico lipidico; il modello risponde poi automaticamente con idratazione corretta, svuotamento gastrico ecc.

Il partner di IFR per il trasferimento tecnologico è Plant Bioscience Limited (PBL), che ha svolto un ruolo attivo nello sviluppo dello stomaco artificiale, affiancando IFR sin dal 2004
per trasformare un puro concetto accademico in un modello funzionante realizzabile su scala industriale. Ora il sistema è a disposizione degli utenti su licenza o nell’ambito di un
servizio completo, comprendente anche la consulenza tecnica offerta dagli specialisti dell’Institute of Food Research.

Institute of Food Research, Norwich Research Park, Colney,
Norwich NR4 7UNA  Tel. 0044 1603 255000  Fax: 0044 1603 507723

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Dr Terry O’Neill, Business Development Manager, Plant Bioscience Limited,
Norwich Research Park, Colney Lane, Norwich, Norfolk NR4 7UH
Tel. 0044 1603 456500  Fax: 0044 1603 456552

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