Muchos países de bajos ingresos han recurrido a programas de enriquecimiento de alimentos en masa para abordar las deficiencias de nutrientes en sus poblaciones. Pero muchos de estos programas carecen de los recursos necesarios para determinar si la cantidad adecuada de nutrientes está presente de manera consistente en esos productos alimenticios.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Illinois ha desarrollado un sensor de papel asequible y confiable que funciona con una aplicación de teléfono celular, también desarrollada en la U de I, para detectar niveles de hierro en productos alimenticios fortificados.
La nueva tecnología combina química, ingeniería, nutrición y ciencia de los alimentos para desarrollar el sensor de papel que cambia de color que puede detectar el hierro en los alimentos, junto con la tecnología de la información para desarrollar la aplicación de teléfono celular fácil de usar que es accesible enajustes de ingresos.
Anna Waller, candidata doctoral en el Departamento de Ciencia de los Alimentos y Nutrición Humana, y el Laboratorio IGNITE, dirigió el estudio, que se publica en la revista nutrientes .
"Estudiamos los programas de fortificación como un medio para reducir las deficiencias de micronutrientes en los países de bajos ingresos", explica Waller. "Una de las llamadas a la acción para mejorar la eficacia o el éxito de estos programas es aumentar el monitoreo y la evaluación deestos programas, que carecen de muchos entornos de bajos ingresos. Pero hacerlo implica tanta infraestructura de laboratorio y personal que a menudo no está disponible en estos entornos ".
Juan Andrade, profesor asociado de nutrición en el departamento y coautor del estudio, explica que la confianza entre los consumidores, las empresas que procesan los productos alimenticios y los gobiernos que regulan los programas de enriquecimiento es clave. La nueva tecnología,él dice, se dirige a esa confianza.
"Al final del día, tiene una herramienta con la que todos están de acuerdo, que es válida, simple y de bajo costo, que le da resultados en un teléfono celular. Si el teléfono se puede conectar a la nube, y la nube esconectados a una oficina gubernamental o la oficina de la compañía, pueden monitorear y mantener los registros que respaldan sus reclamos. Todo se recopila y almacena. No hay lugar para el desacuerdo. Es por eso que esta es una gran tecnología ".
Waller comenzó observando diferentes tipos de biosensores. "El sensor basado en papel realmente se destacó porque parecía ser el más económico y sencillo de usar, lo que se alinea con los criterios de la Organización Mundial de la Salud para desarrollar este tipo de tecnologías," ella agrega.
Waller dice que uno de los principales obstáculos fue decidir qué sustrato de papel usar. En estudios anteriores sobre sensores basados en papel, vio que los papeles hidrofílicos, que absorben agua, se usan con mayor frecuencia ".hierro en una matriz alimenticia seca, primero teníamos que disolverlo en una solución ácida. Sin embargo, cuando usamos el papel hidrofílico, la mancha de color que se desarrolló era muy inconsistente y el color no era fácil de medir porque la muestra se extendió en el hidrofílicopapel ", dice Waller.
Continuó probando papeles que apoyarían el desarrollo de la mancha de color que estaban midiendo, y se instaló en un papel hidrófobo, que está incrustado con silicona. Esto redujo la heterogeneidad de la mancha de color en el papel, y proporcionó una mayor precisióny salida confiable.
Utilizando su experiencia en química, investigó diferentes reacciones con hierro que podrían producir un cambio de color visible en el papel, aterrizando en la reacción de ferrozina, que funciona en el rango más amplio de temperaturas. Redujo la cantidad de líquidos en elsolución a una pequeña cantidad de microlitros, póngalo en el papel y séquelo.
Andrade explica: "Este método tiene menos interferencias [con otros nutrientes]. Tiene un color magenta brillante. Entonces, cuando ves la mancha en los papeles, todo se concentra. Es por eso que el color es tan vibrante y se seca rápidoEl color es muy estable y permanece igual cuando se seca.
"Me tomó un tiempo descubrir qué método, porque si el color desaparece, terminamos", agrega. "Esta es una reacción muy estable, y el color se ha mantenido estable durante dos años".
Este proceso resultó en un ensayo basado en papel que cambia de color en respuesta al hierro en los alimentos enriquecidos. Los investigadores utilizaron harina de trigo de Tanzania y fórmulas infantiles que ya habían sido enriquecidas para probar su sensor. Fortificaron la harina de maíz en el estudio con hierroa los niveles que recomienda la Organización Mundial de la Salud.
El equipo también recibió una subvención del ADM Institute for Postharvest Loss para desarrollar una aplicación para teléfonos inteligentes, en colaboración con U of I Technology Services, para cuantificar este cambio de color usando la aplicación para teléfonos inteligentes. Con un teléfono celular, quienes evaluarían los nutrienteslos niveles en alimentos enriquecidos toman una foto del sensor de papel, después de que aparecen los colores, y la aplicación analiza los niveles de hierro.
Tradicionalmente, el método estándar de oro para medir el hierro en muestras de alimentos, explica Andrade, es el uso de espectroscopía de emisión o absorción atómica. Sin embargo, este tipo de análisis puede ser costoso, requiere personal capacitado y generalmente solo se encuentra en laboratorios enuniversidades o industrias privadas.
Pero Andrade explica que los teléfonos inteligentes son accesibles en entornos de bajos recursos. "Los estudios muestran que hay una penetración de teléfonos celulares en países de bajos ingresos. Hemos estado allí y entendemos el contexto, por lo que lo traemos al diseño de estostecnologías basadas en papel "
Waller viajó a México en una beca Fulbright para validar la precisión y la consistencia del sensor en la detección de hierro utilizando alimentos de un programa de fortificación real, en comparación con el método tradicional de evaluación de los niveles de nutrientes. Además de desarrollar un kit de preparación de muestras económico que ofrece una validez, mediciones precisas y confiables, uno de los experimentos que hizo en México fue comparar cómo los resultados de la aplicación para teléfonos inteligentes se comparan con los resultados en una computadora de escritorio usando software.
"Uno de los aspectos publicados en este documento es la transición sin interrupciones de un análisis basado en una computadora de escritorio a un teléfono inteligente sin poner en peligro el rendimiento y la validez del sensor", dice Andrade. "En nuestros estudios iniciales, tomamos una foto con un teléfono celularo cámara, lo digitalizó y lo analizó usando un software de computadora. Pero, ¿qué pasa si el teléfono hace el análisis en lugar de llevarlo a una computadora de escritorio? ¿El valor obtenido será el mismo? Eso es lo que tuvimos que probar, y la respuesta essi."
Andrade agrega que la validación de los ensayos en papel es clave. "Muchos laboratorios desarrollan plataformas de detección innovadoras, pero pocos validan sus tecnologías en el campo", agregó.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y del Medio Ambiente de la Universidad de Illinois . Original escrito por Stephanie Henry. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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