Muchos países de bajos ingresos han recurrido a programas de fortificación masiva de alimentos 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 constante en esos productos alimenticios.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Illinois ha desarrollado un sensor confiable basado en papel que funciona con una aplicación de teléfono celular, también desarrollado en U of I, para detectar niveles de hierro en productos alimenticios fortificados.

La nueva tecnología combina la química, Ingenieria, nutrición, y la ciencia de los alimentos para desarrollar el sensor de papel que cambia de color y que puede detectar el hierro en los alimentos, junto con la tecnología de la información para desarrollar la aplicación de teléfono móvil fácil de usar que es accesible en entornos de bajos ingresos.

Anna Waller, un candidato a doctorado 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, "Waller explica." Uno de los llamados a la acción para mejorar la eficacia o el éxito de estos programas es aumentar el seguimiento y la evaluación de estos programas, que falta en 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, un 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 fortificación es clave. La nueva tecnología, él dice, aborda esa confianza.

"Al final del día, tienes una herramienta en la que todos están de acuerdo, eso es válido, sencillo, y de bajo costo, que te da resultados en un teléfono celular. Si el teléfono puede conectarse a la nube, y la nube está conectada a una oficina gubernamental o a la oficina de la empresa, pueden monitorear y mantener los registros que respaldan sus reclamos. Todo se recoge y almacena. No hay lugar para el desacuerdo. Es por eso que esta es una gran tecnología para lograr ".

Waller comenzó analizando diferentes tipos de biosensores. "El sensor basado en papel realmente se destacó porque parecía ser el más económico y el más simple de usar, que se alinea con los criterios de la Organización Mundial de la Salud para el desarrollo de este tipo de tecnologías, " ella agrega.

Uno de los mayores obstáculos Waller dice:estaba decidiendo qué sustrato de papel utilizar. Ella vio en estudios previos sobre sensores basados ​​en papel, que papeles hidrofílicos, que absorben agua, se utilizan con mayor frecuencia. "Debido a que estamos midiendo el hierro agregado en una matriz de alimentos secos, primero necesitábamos disolverlo en una solución ácida. Sin embargo, cuando usamos el papel hidrofílico, la mancha de color que se desarrolló fue muy inconsistente y el color no fue fácil de medir porque la muestra se extendió sobre el papel hidrófilo, "Dice Waller.

Continuó probando papeles que apoyarían el desarrollo de la mancha de color que estaban midiendo, y se posó sobre un papel hidrofóbico, que está incrustado con silicona. Esto redujo la heterogeneidad de la mancha de color en el papel, y proporcionó una salida más precisa y confiable.

Usando su experiencia en química, Luego investigó diferentes reacciones con el hierro que podrían producir un cambio de color visible en el papel, aterrizando en la reacción de ferrozina, que trabaja en la más amplia gama de temperaturas. Ella redujo la cantidad de líquidos en la solución a una pequeña cantidad de microlitros, ponlo en el papel, y secarlo.

Andrade explica, "Este método tiene menos interferencias [con otros nutrientes]. Tiene un color magenta brillante. Entonces, cuando vea la mancha en los papeles, todo está concentrado. Por eso el color es tan vibrante y se seca rápido. El color es muy estable y permanece igual cuando se seca.

"Me tomó un tiempo averiguar qué método, porque si el color se va, hemos terminado ", agrega." Esta es una reacción muy estable, y el color se ha mantenido estable durante dos años ".

Este proceso dio como resultado un ensayo en papel que cambia de color en respuesta al hierro en los alimentos enriquecidos. Los investigadores utilizaron harina de trigo de Tanzania y fórmula infantil que ya había sido fortificada para probar su sensor. En el estudio, fortificaron la harina de maíz con hierro a los niveles recomendados por 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 con la aplicación del teléfono inteligente. Con un celular aquellos que evaluarían los niveles de nutrientes en alimentos enriquecidos toman una foto del sensor de papel, después de que aparezcan los colores, y la aplicación analiza los niveles de hierro.

Tradicionalmente, el método estándar de oro para medir el hierro en muestras de alimentos, Andrade explica, es el uso de espectroscopía de emisión o absorción atómica. Sin embargo, este tipo de análisis puede resultar caro, requiere personal capacitado, y generalmente solo se encuentra en laboratorios de universidades 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 los teléfonos móviles en los países de bajos ingresos. Hemos estado allí, y entendemos el contexto, así que lo llevamos al diseño de estas tecnologías basadas en papel ".

Waller viajó a México con una beca Fulbright para validar la precisión y consistencia del sensor en la detección de hierro usando alimentos de un programa real de fortificación. 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 preciso, y mediciones fiables, Uno de los experimentos que hizo en México fue comparar los resultados de la aplicación para teléfonos inteligentes en comparación con los resultados en una computadora de escritorio usando software.

"Uno de los aspectos publicados en este documento es la transición sin problemas de un análisis de escritorio a un análisis basado en teléfonos inteligentes sin poner en peligro el rendimiento y la validez del sensor, "Dice Andrade". En nuestros estudios iniciales, tomamos una foto con un celular o una cámara, lo digitalizó, y lo analizó utilizando software de computadora. Pero, ¿y si el propio teléfono realiza 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 es sí."

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, "añadió.

El papel, "Desarrollo de un sensor en papel compatible con un teléfono móvil para la detección de fórmulas de hierro comunes en alimentos enriquecidos en entornos con recursos limitados, "se publica en Nutritivo .