Los ingenieros del MIT han desarrollado una forma de encapsular los nutrientes en un polímero biocompatible, lo que facilita su uso para fortificar los alimentos. Crédito:Second Bay Studios
La nueva estrategia para encapsular nutrientes facilita la fortificación de alimentos con hierro y vitamina A.
Alrededor de 2 mil millones de personas en todo el mundo sufren deficiencias de micronutrientes clave como el hierro y la vitamina A. Dos millones de niños mueren a causa de estas deficiencias cada año, y las personas que no obtienen suficientes de estos nutrientes pueden desarrollar ceguera, anemia y deficiencias cognitivas. .
Los investigadores del MIT ahora han desarrollado una nueva forma de fortificar los alimentos básicos con estos micronutrientes encapsulándolos en un polímero biocompatible que evita que los nutrientes se degraden durante el almacenamiento o la cocción. En un pequeño ensayo clínico, demostraron que las mujeres que comían pan fortificado con hierro encapsulado podían absorber el hierro de los alimentos.
“Estamos realmente emocionados de que nuestro equipo haya podido desarrollar este sistema único de suministro de nutrientes que tiene el potencial de ayudar a miles de millones de personas en el mundo en desarrollo, y lo ha llevado desde el inicio hasta los ensayos clínicos en humanos”, dice Robert Langer. , profesor del Instituto David H. Koch en el MIT y miembro del Instituto Koch para la Investigación Integral del Cáncer del MIT.
Los investigadores ahora esperan realizar ensayos clínicos en países en desarrollo donde las deficiencias de micronutrientes son comunes.
Langer y Ana Jaklenec, científica investigadora del Instituto Koch, son los autores principales del estudio, que aparece hoy (13 de noviembre de 2019) en Science Translational Medicine. . Los autores principales del artículo son los ex postdoctorados del MIT Aaron Anselmo y Xian Xu, y la estudiante graduada de ETH Zurich Simone Buerkli.
Nutrientes protectores
La falta de vitamina A es la principal causa mundial de ceguera evitable y también puede afectar la inmunidad, lo que hace que los niños sean más susceptibles a enfermedades como el sarampión. La deficiencia de hierro puede provocar anemia y también afecta el desarrollo cognitivo de los niños, lo que contribuye a un "ciclo de pobreza", dice Jaklenec.
“A estos niños no les va bien en la escuela debido a su mala salud y, cuando crecen, pueden tener dificultades para encontrar trabajo, por lo que sus hijos también viven en la pobreza y, a menudo, sin acceso a la educación”, dice.
El equipo del MIT, financiado por la Fundación Bill y Melinda Gates, se propuso desarrollar una nueva tecnología que pudiera ayudar en los esfuerzos para fortificar los alimentos con micronutrientes esenciales. La fortificación ha demostrado ser exitosa en el pasado con sal yodada, por ejemplo, y ofrece una forma de incorporar nutrientes de una manera que no requiere que las personas cambien sus hábitos alimenticios.
“Lo que ha demostrado ser efectivo para la fortificación de alimentos son los alimentos básicos, algo que está en el hogar y que la gente usa todos los días”, dice Jaklenec. “Todos comen sal o harina, por lo que no es necesario cambiar nada en sus prácticas diarias”.
Sin embargo, simplemente agregar vitamina A o hierro a los alimentos no funciona bien. La vitamina A es muy sensible al calor y puede degradarse durante la cocción, y el hierro puede unirse a otras moléculas en los alimentos, dándoles un sabor metálico. Para superar eso, el equipo del MIT se propuso encontrar una forma de encapsular los micronutrientes en un material que los protegiera de la descomposición o la interacción con otras moléculas, y luego los liberara después de consumirlos.
Los investigadores probaron alrededor de 50 polímeros diferentes y se decidieron por uno conocido como BMC. Este polímero se usa actualmente en suplementos dietéticos y en los Estados Unidos se clasifica como "generalmente considerado como seguro".
Usando este polímero, los investigadores demostraron que podían encapsular 11 micronutrientes diferentes, incluidos zinc, vitamina B2, niacina, biotina y vitamina C, así como hierro y vitamina A. También demostraron que podían encapsular combinaciones de hasta cuatro de los micronutrientes juntos.
Las pruebas en el laboratorio mostraron que los micronutrientes encapsulados no se dañaron después de hervirlos durante dos horas. La encapsulación también protegió a los nutrientes de la luz ultravioleta y de los productos químicos oxidantes, como los polifenoles, que se encuentran en las frutas y verduras. Cuando las partículas se expusieron a condiciones muy ácidas (pH 1,5, típico del pH del estómago), el polímero se volvió soluble y se liberaron los micronutrientes.
En pruebas con ratones, los investigadores demostraron que las partículas se descomponían en el estómago, como era de esperar, y la carga viajaba al intestino delgado, donde puede ser absorbida.
Impulso de hierro
Después de las exitosas pruebas con animales, los investigadores decidieron probar los micronutrientes encapsulados en sujetos humanos. El ensayo fue dirigido por Michael Zimmerman, profesor de ciencias y tecnología de la salud en ETH Zurich que estudia nutrición y fortificación de alimentos.
En su primer ensayo, los investigadores incorporaron sulfato de hierro encapsulado en gachas de maíz, un producto derivado del maíz común en el mundo en desarrollo, y mezclaron el maíz con una salsa de verduras. En ese estudio inicial, encontraron que las personas que comieron el maíz fortificado (estudiantes universitarias en Suiza, la mayoría de las cuales estaban anémicas) no absorbieron tanto hierro como los investigadores esperaban. La cantidad de hierro absorbido fue un poco menos de la mitad de lo que absorbieron los sujetos que consumieron sulfato de hierro que no estaba encapsulado.
Después de eso, los investigadores decidieron reformular las partículas y descubrieron que si aumentaban el porcentaje de sulfato de hierro en las partículas del 3 por ciento a aproximadamente el 18 por ciento, podían lograr tasas de absorción de hierro muy similares al porcentaje de sulfato de hierro sin encapsular. En ese segundo ensayo, también realizado en la ETH, mezclaron el hierro encapsulado con harina y luego lo usaron para hornear pan.
“La reformulación de las micropartículas fue posible porque nuestra plataforma era ajustable y adecuada para enfoques de fabricación a gran escala”, dice Anselmo. "Esto nos permitió mejorar nuestra formulación en función de los comentarios de la primera prueba".
El próximo paso, dice Jaklenec, es intentar un estudio similar en un país donde muchas personas experimentan deficiencias de micronutrientes. Los investigadores ahora están trabajando para obtener la aprobación regulatoria del Comité Conjunto de Expertos en Aditivos Alimentarios de la Organización para la Alimentación y la Agricultura y la Organización Mundial de la Salud. También están trabajando en la identificación de otros alimentos que serían útiles para fortificar y en la ampliación de su proceso de fabricación para que puedan producir grandes cantidades de micronutrientes en polvo.
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Referencia:“Una plataforma de micropartículas termoestables para la administración oral de micronutrientes” por Aaron C. Anselmo, Xian Xu, Simone Buerkli, Yingying Zeng, Wen Tang, Kevin J. McHugh, Adam M. Behrens, Evan Rosenberg, Aranda R. Duan, James L. Sugarman, Jia Zhuang, Joe Collins, Xueguang Lu, Tyler Graf, Stephany Y. Tzeng, Sviatlana Rose, Sarah Acolatse, Thanh D. Nguyen, Xiao Le, Ana Sofia Guerra, Lisa E. Freed, Shelley B. Weinstock, Christopher B. Sears, Boris Nikolic, Lowell Wood, Philip A. Welkhoff, James D. Oxley, Diego Moretti, Michael B. Zimmermann, Robert Langer y Ana Jaklenec, 13 de noviembre de 2019, Science Translational Medicine .
DOI:10.1126/scitranslmed.aaw3680
Otros autores del artículo son Yingying Zeng, Wen Tang, Kevin McHugh, Adam Behrens, Evan Rosenberg, Aranda Duan, James Sugarman, Jia Zhuang, Joe Collins, Xueguang Lu, Tyler Graf, Stephany Tzeng, Sviatlana Rose, Sarah Acolatse, Thanh Nguyen , Xiao Le, Ana Sofia Guerra, Lisa Freed, Shelley Weinstock, Christopher Sears, Boris Nikolic, Lowell Wood, Philip Welkhoff, James Oxley y Diego Moretti.
