Desarrollo de un prototipo simulador del tracto gastrointestinal mediante reactores químicos automatizados

Abstract

El prototipo descrito en esta Tesis Doctoral se emplea para realizar la simulación in vitro del tracto gastrointestinal. Esta simulación se lleva a cabo en las tres fases que se describen a continuación: simulación de estómago, simulación de duodeno y absorción intestinal. Fase 1: Simulación de estómago. El estómago se simula en un biorreactor de tanque agitado dotado de los siguientes elementos: -Camisa de refrigeración/calefacción con agua para estabilización de temperatura, cuyo objetivo es mantener el interior del tanque en condiciones térmicas similares a las de cuerpo humano. -Sistema de regulación de pH con una sonda de pH como elemento sensor y un subsistema de impulsión con ácido clorhídrico que simula las secreciones ácidas de las glándulas gástricas. Se puede usar un conjunto de bombas auxiliares para dosificar otros reactivos. El contenido del biorreactor se somete a agitación mediante un sistema de turbinas movidas por un servomotor que funciona a velocidad constante y regulable. Fase 2: Simulación de duodeno. El postprandium se simula en el mismo biorreactor, pero reproduciendo en este caso las condiciones del quimo en el duodeno. El sistema de regulación de pH se configura para dosificar bicarbonato de sodio, emulando la acción de los jugos pancreáticos. Un conjunto de bombas auxiliares se configura para dosificar sales biliares y otros fluidos que se consideren de interés, en función del enfoque que se quiera dar al experimento. Fase 3: Absorción intestinal. Para simular la absorción intestinal se hace fluir de forma controlada el contenido del biorreactor por el interior de un sistema modular de filtración que contiene membranas tubulares de tamaño de corte variable. El tamaño de corte de la membrana se elige en función del enfoque que se quiere dar al proceso de simulación. Para regular el caudal y presión en los circuitos hidráulicos se actúa sobre un conjunto de bombas peristálticas, usando como elemento de muestra el valor medido en uno o varios sensores de presión intercalados en los conductos que comunican el tanque agitado con el sistema de filtración. Durante el proceso de absorción aumenta la concentración del producto contenido en el tanque agitado, simulando la paulatina pérdida de agua del quimo en su avance por el intestino. Finalmente el tanque agitado, que hace las funciones de reservorio, pasa a simular el intestino grueso. El cierre hermético del reactor permitirá realizar cultivos bacterianos que simulen la flora intestinal. Hay un sistema de control basado en módulos de adquisición de datos y actuadores conectados a un ordenador que permite la programación, control y supervisión de todos los elementos descritos así como el registro de parámetros y variables para su posterior análisis.