I ansträngningar att bekämpa fetma och förbättra läkemedelsabsorptionen, forskare har utförligt studerat hur magsafter i magen bryter ner intagen mat och andra ämnen. Dock, mindre är känt om hur de komplexa flödesmönster och mekaniska påfrestningar som produceras i magen bidrar till matsmältningen.

Forskare från Frankrike, Michigan, och Schweiz byggde en prototyp av ett konstgjort antrum, eller nedre magen, att presentera en djupare förståelse för hur fysiska krafter påverkar matsmältningen baserat på vätskedynamik. I Vätskors fysik , de avslöjar en klassificeringseffekt baserad på sönderdelningen av vätskedroppar i kombination med transportfenomen som härrör från kompletterande datorsimuleringar.

De relevanta delarna av magen är corpus, där maten förvaras; antrum, där mat mals; och pylorus, eller pylorus sfinkter, vävnadsklaffen som ansluter till tunntarmen. Slow-wave muskelsammandragningar börjar i corpus, med ökande våghastighet och amplitud för att bilda de antrala kontraktionsvågorna (ACW) när de fortplantar sig mot pylorus.

Forskarnas antrumapparat består av en cylinder, kapslad i ena änden för att imitera en sluten pylorus, och en ihålig kolv som rör sig inuti cylindern för att replikera ACW. Som verifierats genom datorsimuleringar och experimentella mätningar, protypen producerar egenskaperna hos retropulsivt jetflöde som finns i antrum.

Livsmedelsupplösning kvantifieras genom att bestämma uppdelningen av vätskedroppar i flödesfält som produceras av ACW. Forskarna studerade olika modellvätskesystem med olika viskositet för att redogöra för de breda fysikaliska egenskaperna hos smält mat. Droppstorleken och andra parametrar liknar förhållanden i en riktig mage.

Droppens brytning inträffade nära ytan av den ihåliga kolven, där flödesfältet uppvisade lägre hastigheter men högre töjningshastigheter, sålunda utsätter fallet för högre skjuvspänningar under en längre tidsperiod. Inget uppbrott inträffade för droppar nära mitten av kolven, eftersom påfrestningarna och uppehållstiderna är mindre och kortare.

"Resultaten som extraherats från denna enkla prototyp har fördjupat insikterna i sönderdelningsprocessen som äger rum i magen, ”, medförfattare Damien Dufour sade. ”Droppar nära väggen bryts upp när de transporteras mot pylorusen. Dropparna i mitten återvänder mot kroppen, utan större storleksminskning, att sönderfalla senare. Man kan uppfatta denna kombinerade aktion av ACW som en klassificeringseffekt."

Artikeln "Undersökning av dispergerande egenskaper hos antral kontraktionsvågflöde i en förenklad modell av den distala magen" är författad av Damien Dufour, Franz X. Tanner, Kathleen Feigl, och Erich J. Windhab. Artikeln kommer att dyka upp i Vätskors fysik den 3 augusti, 2021.