Nos esforços para combater a obesidade e aumentar a absorção de drogas, os cientistas estudaram extensivamente como o suco gástrico no estômago decompõe os alimentos e outras substâncias ingeridos. Contudo, menos se sabe sobre como os complexos padrões de fluxo e tensões mecânicas produzidas no estômago contribuem para a digestão.

Pesquisadores da França, Michigan, e a Suíça construiu um protótipo de antro artificial, ou estômago inferior, para apresentar uma compreensão mais profunda de como as forças físicas influenciam a digestão dos alimentos com base na dinâmica dos fluidos. No Física dos Fluidos , eles revelam um efeito de classificação baseado na quebra de gotas líquidas combinada com fenômenos de transporte derivados de simulações de computador complementares.

As partes relevantes 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 de tecido que se conecta ao intestino delgado. As contrações musculares de ondas lentas começam no corpo, com a velocidade e a amplitude da onda aumentando para formar as ondas de contração antral (ACWs) à medida que se propagam em direção ao piloro.

O dispositivo antro dos 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 ACWs. Conforme verificado por meio de simulações de computador e medições experimentais, o protótipo produz as características de fluxo de jato retropulsivo existente no antro.

A desintegração de alimentos é quantificada pela determinação da quebra de gotas de líquido em campos de fluxo produzidos por ACWs. Os pesquisadores estudaram diferentes modelos de sistemas de fluidos com viscosidade variada para explicar as amplas propriedades físicas dos alimentos digeridos. O tamanho da gota e outros parâmetros se assemelham às condições de um estômago real.

A ruptura da queda ocorreu perto da superfície do pistão oco, onde o campo de fluxo exibiu velocidades mais lentas, mas taxas de deformação mais altas, expondo assim a queda a tensões de cisalhamento mais altas durante um período de tempo mais longo. Não ocorreu separação por quedas perto do centro do pistão, porque as tensões e os tempos de residência são cada vez menores.

"Os resultados extraídos deste protótipo simples aprofundaram o conhecimento sobre o processo de desintegração que ocorre no estômago, "disse o co-autor Damien Dufour." As quedas perto da parede irão quebrar quando forem transportadas em direção ao piloro. As gotas no centro voltam para o corpus, sem grande redução de tamanho, para desintegrar mais tarde. Pode-se perceber essa ação combinada dos ACWs como um efeito classificador. "

O artigo "Investigação das características de dispersão do fluxo da onda de contração antral em um modelo simplificado do estômago distal" é de autoria de Damien Dufour, Franz X. Tanner, Kathleen Feigl, e Erich J. Windhab. O artigo aparecerá em Física dos Fluidos em 3 de agosto, 2021.