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simgi®. Simulador Gastrointestinal Dinámico
El Simulador Gastrointestinal Dinámico (simgi®), ubicado en el Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación (CIAL), es una infraestructura singular que pretende dar respuesta a la necesidad de simular in vitro los procesos de digestión y metabólicos que sufren los alimentos en el tracto gastrointestinal humano, tanto con una perspectiva científica como técnica.
Se trata de un modelo dinámico multicompartimental controlado por un ordenador que permite simular en continuo y de manera conjunta las condiciones del tracto gastrointestinal humano, y que comprende el estómago, el intestino delgado y tres reactores en continuo donde se reproducen las condiciones fisiológicas de las regiones ascendente, transversa y descendente del colon. La experimentación en un simulador gastrointestinal como el simgi® permite avanzar en aspectos tan importantes como el metabolismo de los nutrientes y no nutrientes, la bioaccesibilidad de compuestos bioactivos, el efecto de la matriz alimentaria, la interacción con la microbiota intestinal, la suplementación con probióticos, etc.
El simgi® está concebido como una aproximación in vitro para la evaluación de alimentos e ingredientes funcionales, complementaria y/o previa a los estudios de intervención en humanos, más complejos y costosos, a la vez que permite la entrega a investigadores y empresas de conocimientos detallados sobre el tránsito gastrointestinal de los alimentos, la nutrición y la salud.
El simgi® o SIMulador GastroIntestinal Dinámico es una infraestructura única en España, situada en el Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación (CIAL), y que pretende simular el funcionamiento del tracto gastrointestinal humano a través de la evaluación de los procesos de digestión gastrointestinal y fermentación colónica de los alimentos y/o ingredientes alimentarios.
El simgi® se compone de varios compartimentos, que incluyen estómago, intestino delgado y colon (ascendente, transverso y descendente) gobernados por un autómata.
El estómago se compone de dos unidades con paredes flexibles y rodeadas por una camisa de metacrilato donde se bombea agua que permite, por un lado, mantener una temperatura constante, y por otro el mezclado del contenido estomacal por movimientos peristálticos. El sistema permite variar la consigna de control de pH y el tiempo de vaciado al intestino delgado.
El intestino delgado es un reactor donde tiene lugar, en condiciones anaerobias y de pH controlado, la mezcla del contenido gástrico con las secreciones intestinales mediante agitación mecánica regulable.
El colon se compone de tres reactores (colon ascendente, transverso y descendente) que operan en condiciones de anaerobiosis, con agitación mecánica y pH controlado, y donde se aloja una densa microbiota intestinal de origen humano.
El simgi® dispone de diferentes puntos de toma de muestras en cada uno de los compartimentos para llevar a cabo los análisis bioquímicos y microbiológicos correspondientes. Además del funcionamiento en continuo, cada compartimento (estómago, intestino delgado, colon) es operativo individualmente.
Dra. Mª Victoria Moreno Arribas (Directora Científica)
Email: simgi@cial.uam-csic.es
Despacho: D4.11
Teléfono: 910017969 (Ext. 439469)
Dra. Carolina Cueva (Personal Técnico)
Email: simgi@cial.uam-csic.es
Despacho: D4.13
Teléfono: 910017967 (Ext. 439467 / 439372)
La Plataforma simgi® comprende un equipo de destacados científicos y técnicos que abarcan los conocimientos más recientes sobre la aplicación práctica de las investigaciones científicas de los alimentos a nivel de la función digestiva y el microbioma humano.
Nuestro equipo investigador ha trabajado en distintos estudios sobre el tránsito gastrointestinal, metabolismo y biodisponibilidad de alimentos, su interacción con la microbiota humana y su genoma (microbioma) y con patologías derivadas, con aplicaciones en diferentes ámbitos de trabajo:
- Probióticos
- Prebióticos (carbohidratos, fibra alimentaria, polifenoles y otros ingredientes de la dieta)
- Moduladores del microbioma
- Enfermedades metabólicas y obesidad
- Enfermedades infecciosas, inflamatorias e inmunes
- Algunos tipos de cáncer
Además de la columna vertebral operativa, nos basamos en una red global de investigadores exclusivos que colabora en el diseño del ensayo, interpretación de los datos así como para apoyar las decisiones estratégicas relacionadas con el uso de la Plataforma simgi® en su organización y la resolución de desafíos complejos.
- Seguimiento de las modificaciones de los alimentos durante la digestión gastrointestinal, bioaccesibilidad y mecanismos de acción.
- Monitorización del efecto de alimentos y componentes alimentarios sobre la microbiota, su actividad metabólica y su genoma (microbioma), el estado nutricional y la salud.
- Desarrollo de probióticos, prebióticos, y estrategias preventivas y terapéuticas para prevenir enfermedades relacionadas con la dieta.
- Estudios comparativos sobre el efecto de los alimentos sobre diferentes estados fisiológicos y de enfermedad, a nivel de la función digestiva, enfermedades inmunológicas y metabólicas.
- Estudios preclínicos de ‘estratificación’ (inclusión/exclusión) de individuos y pacientes basados en determinados biomarcadores y el microbioma intestinal.
La plataforma simgi® ofrece servicio de digestión gástrica e intestinal, servicio de fermentación colónica y/o servicio de simulación completa, aplicado a alimentos e ingredientes alimentarios, así como el servicio de análisis microbiológico, basado en la caracterización de la comunidad microbiana intestinal, y estudios de metabolismo de las muestras obtenidas en el simgi®.
El sistema permite fácil muestreo de todas las regiones, y a su vez:
- Genera información detallada sobre el destino de los componentes de estudio a nivel intestinal, incluyendo los factores que afectan a la biodisponibilidad de compuestos activos (por ejemplo de la formulación o efectos de la matriz del alimento), los procesos metabólicos que afectan a la estructura o naturaleza de los compuestos activos y perfiles de actividad locales en el tracto gastrointestinal.
- La configuración específica de simgi® permite llevar a cabo experimentos a corto y a largo plazo (hasta varios meses) con una comunidad microbiana diferenciada y estable, y el uso de dosis de productos fisiológicamente relevantes.
- La posibilidad de tomar muestras de cada tramo del colon permite realizar análisis metabólicos sin impactar en la comunidad microbiana residente.
- La realización de experimentos para evaluar el efecto de dosis únicas y/o repetidas de productos específicos (probióticos, prebióticos, simbióticos, ingredientes alimentarios activos,…), sobre la composición y/o actividad metabólica de la microbiota intestinal.
La Plataforma simgi® está especializada en:
- Planificación y diseño de ensayos.
- Desarrollo de los protocolos de preparación y almacenamiento de las muestras.
- Suministro de kits y reactivos.
- Estudios metabólicos utilizando un equipamiento de última generación.
- Caracterización del microbioma intestinal(por ejemplo qPCR, perfiles filogenéticos y análisis del tipo de cepa).
- Análisis estadísticos adaptados a las necesidades de los ensayos.
La Plataforma simgi® adopta un enfoque proactivo para entregar soluciones a desafíos complejos con los estándares más altos, con costes eficientes optimizados y resultados fiables en plazos ajustados, bajo rigurosas pruebas de calidad, que pretende apoyar de forma eficaz el descubrimiento, desarrollo y posicionamiento de los productos en una amplia gama de industrias y centros de investigación.
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