In pogingen om zwaarlijvigheid te bestrijden en de opname van geneesmiddelen te verbeteren, wetenschappers hebben uitgebreid onderzocht hoe maagsappen in de maag ingenomen voedsel en andere stoffen afbreken. Echter, er is minder bekend over hoe de complexe stroompatronen en mechanische spanningen die in de maag worden geproduceerd, bijdragen aan de spijsvertering.

Onderzoekers uit Frankrijk, Michigan, en Zwitserland bouwden een prototype van een kunstmatig antrum, of onderbuik, om een ​​dieper begrip te presenteren van hoe fysieke krachten de voedselvertering beïnvloeden op basis van vloeistofdynamica. In Fysica van vloeistoffen , ze onthullen een classificerend effect op basis van het uiteenvallen van vloeistofdruppels in combinatie met transportverschijnselen die zijn afgeleid van complementaire computersimulaties.

De relevante delen van de maag zijn het corpus, waar voedsel wordt bewaard; het antrum, waar voedsel wordt gemalen; en de pylorus, of pylorische sluitspier, de weefselklep die aansluit op de dunne darm. Slow-wave spiercontracties beginnen in het corpus, met golfsnelheid en amplitude die toenemen om de antrale contractiegolven (ACW's) te vormen terwijl ze zich voortplanten naar de pylorus.

Het antrumapparaat van de onderzoekers bestaat uit een cilinder, aan één uiteinde afgedekt om een ​​gesloten pylorus te imiteren, en een holle zuiger die in de cilinder beweegt om ACW's te repliceren. Zoals geverifieerd door computersimulaties en experimentele metingen, het protype produceert de kenmerken van retropulsieve straalstroom die in het antrum bestaan.

De desintegratie van voedsel wordt gekwantificeerd door het uiteenvallen van vloeistofdruppels in stroomvelden geproduceerd door ACW's te bepalen. De onderzoekers bestudeerden verschillende vloeistofmodellen met verschillende viscositeiten om rekening te houden met de brede fysieke eigenschappen van verteerd voedsel. De druppelgrootte en andere parameters lijken op de omstandigheden in een echte maag.

Het uiteenvallen van de druppel vond plaats nabij het oppervlak van de holle zuiger, waar het stromingsveld langzamere snelheden vertoonde maar hogere reksnelheden, waardoor de druppel wordt blootgesteld aan hogere schuifspanningen gedurende een langere periode. Er is geen breuk opgetreden voor druppels nabij het midden van de zuiger, omdat de spanningen en verblijftijden kleiner en korter zijn.

"De resultaten van dit eenvoudige prototype hebben het inzicht verdiept in het desintegratieproces dat plaatsvindt in de maag, "Co-auteur Damien Dufour zei. "Druppels in de buurt van de muur zullen breken als ze naar de pylorus worden getransporteerd. De druppels in het midden keren terug naar het corpus, zonder grote verkleining, om later te desintegreren. Je zou deze gecombineerde actie van de ACW's kunnen zien als een classificerend effect."

Het artikel "Onderzoek naar de dispergerende kenmerken van antrale contractiegolfstroom in een vereenvoudigd model van de distale maag" is geschreven door Damien Dufour, Franz X. Tanner, Kathleen Feigl, en Erich J. Windhab. Het artikel verschijnt in Fysica van vloeistoffen op 3 augustus 2021.