如何研究食品和口服藥物制劑在體內的消化和吸收過程？
點擊次數：1555 更新時間：2023-02-09
一般情況下，在人或動物體內進行試驗最為理想。然而，由于胃腸道的結構與功能復雜，生物個體間的差異大，導致動物或人體試驗在技術上的可行性、結果的可重復性、經濟和時間成本、倫理等方面受到了極大的限制。此外，通過體內試驗只能得到籠統的結果，在理解食品和藥物在胃腸道中詳細的消化和吸收過程和機理時，也具有很大的局限性。
胃腸道消化和吸收的一般過程：
胃腸道（包括口腔、食管、胃、小腸和大腸）是營養物質和藥物消化、轉運、吸收、代謝和排泄的場所。
與組成和結構較為單一的口服藥物制劑相比，食物在胃腸道內的消化和吸收過程相對復雜得多。食物中的營養素除了水、無機鹽和某些維生素可以直接被腸道上皮細胞吸收之外，碳水化合物、蛋白質和脂肪等組分必須在消化道內被分解成結構簡單的小分子物質之后，才能被人體吸收。例如，固體食物被人體攝入后，首先需要經過口腔牙齒的機械咀嚼，將塊狀食物切割、壓碎和研磨成較小的顆粒，再經過舌頭的攪拌和唾液的潤滑作用形成可被吞咽的食團，最后通過食道的蠕動輸送到胃繼續進行消化。
胃的近端（頭區，主要包括胃底和胃體）具有儲存未消化食物的功能，并負責液體食物的排空；胃的遠端（尾區，由胃竇和幽門構成）相當于研磨機和混合器，在蠕動的胃壁機械摩擦擠壓以及胃酸和胃蛋白酶的共同作用下，將大顆粒研磨成小顆粒。此外，幽門竇處的幽門括約肌的收縮和舒張對固體食物顆粒的胃排空過程形成“篩分效應”，即低黏度的液體和粒徑小于1~2毫米的固體小顆粒會從幽門排空至十二指腸，而對于粒徑大于2毫米的固體顆粒和高黏度的食物成分則保留在胃腔。
消化是機體通過消化管的運動和消化腺分泌物的酶解作用，將大塊的、分子結構復雜的食物，分解為能被吸收的、分子結構簡單的小分子化學物質的過程。消化作用有利于營養物質通過消化管黏膜上皮細胞進入血液和淋巴，即營養物質的吸收過程，從而為機體的生命活動提供能量。
小腸是消化和吸收的主要場所。酸性食物從胃進入十二指腸后，首先被小腸細胞分泌的碳酸氫鹽中和至中性，隨后在胰液、膽汁和小腸液的化學性水解和小腸運動的物理混合作用下完成最終的消化過程。不同營養物質的吸收過程大同小異。淀粉和蛋白質分別分解成單糖（葡萄糖）和氨基酸或小分子肽之后，以主動轉運的方式被小腸（主要是空腸）上皮細胞吸收進入血液循環；脂肪的吸收過程更為復雜，它首先要被膽汁中的膽酸鹽、卵磷脂等乳化成極細的微滴，然后在脂肪酶的作用下將甘油三酯分解為甘油與脂肪酸，而脂肪酸再一次與膽酸鹽、膽固醇結合成水溶性的微膠粒才能被小腸長皮細胞吸收進入血液循環。不能被小腸消化和吸收的食物殘渣進入大腸，在結腸微生物群的作用下進一步發酵和降解，其中的一部分水分、電解質被大腸黏膜吸收后形成糞便。
動態仿生消化系統是對人體或動物的消化道及其消化環境、消化道內的流體動態行為等進行模擬的裝置。與體內試驗相比，體外仿生胃腸道模型作為一種高效的食品（醫藥）配方（處方）和加工工藝篩選工具，不僅能部分甚至替代體內活體試驗，減少動物犧牲的數量，避免倫理限制，而且可以縮短試驗周期、節約成本、提高結果重復性。此外，體外仿生胃腸道模型可以在時間和空間的任意尺度上，實現對食物與藥物的混合、崩解、釋放、排空、轉運、吸收等動態過程的監測。這對于深刻理解食品與藥物在體內的加工過程極為重要。
