ملخص
الهضم هو عملية حيوية معقدة تؤدي إلى امتصاص الطاقة والمواد المغذية من الأغذية والمكملات الغذائية وأنظمة الأدوية. إنها عملية ديناميكية مع مجموعة واسعة من التفاعلات البيولوجية التي تتحكم في التحلل الفسيولوجي للجزيئات الحيوية مثل البروتينات والسكريات. كما أنها تنطوي على التجميع الجزيئي وتكوين البنية بواسطة جزيئات برمائية مثل الدهون والببتيدات والبوليمرات الحيوية. تشمل الأمثلة التجميع الذاتي للجليسريدات الأحادية في أطوار بلورية سائلة موجهة للاستثارة نتيجة للتحلل المائي للدهون.
تتحكم التغيرات في مورفولوجيا الغذاء والمنظمات الجزيئية أثناء المعالجة الحيوية في الامتصاص والتوافر الحيوي للأدوية والمغذيات. على وجه الخصوص، غالبًا ما يتم تسهيل التطورات الهيكلية عن طريق الإنزيمات التي يتداخل نشاطها ليس فقط عن طريق المستقلبات الفسيولوجية الأخرى مثل الأحماض الصفراوية، ولكن أيضًا عن طريق الفيتامينات والمعادن والألياف الغذائية القادمة من تناول الطعام. إن فهم مثل هذه التغييرات الهيكلية على المستوى النانوي يمكن أن يؤدي إلى مواجهة التحديات الكبرى المتمثلة في انخفاض التوافر الحيوي للمغذيات وتطوير تركيبات ذكية لتوصيل الأغذية والمغذيات.
يهدف هذا المشروع إلى توضيح دور الجزيئات النشطة بيولوجيًا في النشاط الأنزيمي الأساسي للمعالجة الحيوية للأنظمة القائمة على الدهون. وسيتم تطوير نماذج الهضم في الموقع ودمجها في أداة تحليلية بالأشعة السينية باستخدام تقنية الموائع الدقيقة. سيحاكي نموذج الهضم في المختبر بيئة المعدة بينما تساعد الموائع الدقيقة على توصيل الجزيئات المتفاعلة إلى بيئة شعاع الأشعة السينية بطريقة يمكن التحكم فيها. سيتم استخدام أحدث مرافق الأشعة السينية في Diamond-Leeds (Diamond Light Source، ديدكوت، المملكة المتحدة) وسيتم فهم الديناميكيات الهيكلية من خلال التسجيل التسلسلي لأنماط نثر الأشعة السينية ذات الزاوية الصغيرة والواسعة (SAXS-WAXS). ستتم معالجة الأنماط باستخدام الأساليب النظرية المتقدمة مثل التحليل العالمي وأساليب إعادة بناء فورييه. سيتم استخلاص ملامح كثافة الإلكترون ثلاثية الأبعاد، مما يساعد على تصور التطورات الهيكلية التفصيلية للأنظمة الغذائية والصيدلانية في الفضاء الحقيقي. سيساعد إعداد الموائع الدقيقة أيضًا على تحقيق ديناميكيات المرحلة المبكرة التي يتم التحكم فيها عن طريق التفاعلات مع الجزيئات النشطة بيولوجيًا. ونتيجة لذلك، ستغطي الدراسات الديناميكية نطاقًا زمنيًا واسعًا، أي من أقل من ثانية إلى عدة ساعات، مما يساعدنا على تطوير فهم تفصيلي للعمليات الحيوية والتفاعلات الأساسية في مقياس النانو. ستدعمنا النتائج في تطوير تركيبات ذكية للأغذية الوظيفية وتصميم أنظمة جديدة لتوصيل الأدوية.
