Περίπου δυο δισεκατομμύρια άνθρωποι σε όλο τον κόσμο υποφέρουν από έλλειψη σιδήρου, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε αναιμία, σε μειωμένη ανάπτυξη του εγκεφάλου στα παιδιά και σε αυξημένη βρεφική θνησιμότητα.
Για να αντιμετωπίσουν αυτό το πρόβλημα, ερευνητές του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Μασαχουσέτης (MIT) βρήκαν έναν νέο τρόπο εμπλουτισμού τροφίμων και ποτών με σίδηρο, χρησιμοποιώντας μικρά κρυσταλλικά σωματίδια. Οι επιστήμονες σκέφτονται να πασπαλίσουν διάφορα τρόφιμα με αυτά τα σωματίδια, που είναι γνωστά ως μεταλλο-οργανικά πλαίσια (metal-organic frameworks, MOFs) ή εναλλακτικά να τα προσθέσουν σε βασικά είδη διατροφής, όπως το ψωμί ή να τα ενσωματώσουν σε ποτά όπως ο καφές και το τσάι.
«Δημιουργούμε μια λύση που μπορεί να προστεθεί απρόσκοπτα σε βασικά τρόφιμα και σε διαφορετικές γεωγραφικές περιοχές», σχολιάζει σε δελτίο τύπου η Ana Jaklenec, κύρια ερευνήτρια στο Ινστιτούτο Koch για τον καρκίνο του MIT. «Αυτό που θεωρείται ως βασικό είδος διατροφής στη Σενεγάλη, μπορεί να μην θεωρείται στην Ινδία ή τις ΗΠΑ, επομένως ο στόχος μας ήταν να αναπτύξουμε κάτι που δεν αντιδρά με το ίδιο το τρόφιμο και που δεν χρειάζεται να το αναδιαμορφώνουμε ανάλογα με την περίπτωση, αφού μπορεί να ενσωματωθεί σε ένα ευρύ φάσμα τροφίμων και ποτών χωρίς συμβιβασμούς».
ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ
Τα σωματίδια που σχεδιάστηκαν σε αυτή τη μελέτη μπορούν επίσης να μεταφέρουν ιώδιο, που είναι ένα άλλο κρίσιμο θρεπτικό συστατικό ή να προσαρμοστούν ώστε να μεταφέρουν σημαντικά μέταλλα όπως ψευδάργυρο, ασβέστιο ή μαγνήσιο.
«Είμαστε πολύ ενθουσιασμένοι με αυτή τη νέα προσέγγιση και με την πεποίθησή μας ότι συνιστά μια νέα εφαρμογή μεταλλο-οργανικών πλαισίων για την ενίσχυση της διατροφής, ιδιαίτερα στον αναπτυσσόμενο κόσμο», λέει ο Robert Langer, καθηγητής του Ινστιτούτου David H. Koch στο MIT και μέλος του Ινστιτούτου Koch.
Ο κορυφαίος επιστήμονας, σε αποκλειστική συνέντευξή του στο Dnews είχε αναφέρει πως, παράλληλα με την ανάπτυξη θεραπειών, εργάζεται πάνω σε νέες προσεγγίσεις για την βελτίωση της ανθρώπινης διατροφής στον αναπτυσσόμενο κόσμο, χρησιμοποιώντας την τεχνική της ενθυλάκωσης σε κατάλληλο πολυμερές υλικό.
Ο εμπλουτισμός των τροφίμων είναι μια λύση..
Ο εμπλουτισμός των τροφίμων μπορεί να αποτελέσει έναν επιτυχημένο τρόπο καταπολέμησης της έλλειψης θρεπτικών συστατικών, αλλά αυτή η προσέγγιση είναι συχνά δύσκολη επειδή πολλά θρεπτικά συστατικά είναι εύθραυστα και διασπώνται κατά την αποθήκευση ή το μαγείρεμα. Όταν προστίθεται σίδηρος στα τρόφιμα, μπορεί να αντιδράσει με άλλα μόρια και να προσδώσει στα τρόφιμα μια μεταλλική γεύση.
«Η ενθυλάκωση του σιδήρου σε πολυμερή βελτιώνει σημαντικά τη σταθερότητα και την αντιδραστικότητά του, διευκολύνοντας την προσθήκη του στα τρόφιμα», λέει η Jaklenec, η οποία, σε προηγούμενη εργασία υπέδειξε ότι η ενθυλάκωση θρεπτικών συστατικών σε πολυμερή μπορεί να τα προστατεύσει από τη διάσπαση ή από την αντίδρασή τους με άλλα μόρια.
Σε μια μικρή κλινική δοκιμή, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι γυναίκες που κατανάλωναν ψωμί εμπλουτισμένο με ενθυλακωμένο σίδηρο κατάφεραν να τον απορροφήσουν μέσα από την τροφή.
Αλλά για να είναι αποτελεσματική αυτή προσέγγιση απαιτεί σημαντική ποσότητα πολυμερούς, το οποίο προσθέτει πολύ όγκο περιορίζοντας την ποσότητα σιδήρου που μπορεί να προσφερθεί σε μια τυπική μερίδα τροφίμων και καθιστώντας δύσκολη την επίτευξη των καθημερινών διατροφικών στόχων μέσω εμπλουτισμένων τροφών».
Για να ξεπεράσουν αυτή την πρόκληση, η ομάδα σκέφτηκε μια άλλη ιδέα. Αντί να ενθυλακώνει τον σίδηρο σε ένα πολυμερές, να τον χρησιμοποιεί ως δομικό στοιχείο ενός κρυσταλλικού σωματιδίου MOF.
Τα MOF αποτελούνται από άτομα μετάλλων που ενώνονται με οργανικά μόρια τα οποία ονομάζονται προσδέματα (ligands) για να δημιουργήσουν μια άκαμπτη δομή που μοιάζει με κλουβί. Ανάλογα με τον κατ’ επιλογή συνδυασμό μετάλλων και προσδεμάτων, τα MOF μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μια ευρεία ποικιλία εφαρμογών.
«Σκεφτήκαμε να συνθέσουμε ένα μεταλλο-οργανικό πλαίσιο με προσδέματα και με μικροθρεπτικά συστατικά κατάλληλης ποιότητας για τρόφιμα», λέει ο μεταδιδακτορικός ερευνητής Xin Yang. «Τα μεταλλο-οργανικά πλαίσια έχουν πολύ υψηλό πορώδες (ύπαρξη κενών) επομένως αντέχουν μεγάλο φορτίο. Αξιοποιήσαμε αυτήν την πλατφόρμα για να κατασκευάσουμε ένα νέο μεταλλο-οργανικό πλαίσιο που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στη βιομηχανία τροφίμων».
Σε αυτήν την περίπτωση, οι ερευνητές σχεδίασαν ένα MOF που αποτελείται από σίδηρο συνδεδεμένο με ένα πρόσδεμα που ονομάζεται φουμαρικό οξύ, το οποίο χρησιμοποιείται συχνά ως πρόσθετο τροφίμων για την ενίσχυση της γεύσης ή για τη διατήρησή τους. Αυτή η δομή εμποδίζει τον σίδηρο να αντιδράσει με πολυφαινόλες, ενώσεις που βρίσκονται συνήθως σε τρόφιμα όπως τα δημητριακά ολικής αλέσεως και οι ξηροί καρποί, καθώς και στον καφέ και το τσάι. Όταν ο σίδηρος αντιδρά με αυτές τις ενώσεις, σχηματίζει ένα σύμπλοκο μεταλλικών πολυφαινολών που δεν μπορεί να απορροφηθεί από τον οργανισμό. Η δομή των MOF επιτρέπει να παραμένουν οι φαινόλες σταθερές μέχρι να φτάσουν σε ένα όξινο περιβάλλον, όπως το στομάχι, όπου διασπώνται και απελευθερώνουν το ωφέλιμο φορτίο σιδήρου τους.
Οι ερευνητές δοκίμασαν επίσης να συμπεριλάβουν και ιώδιο στο σωματίδιο MOF τους, το οποίο ονομάζουν NuMOF. Το ιωδιούχο αλάτι αποδεικνύεται πολύ επιτυχημένο στην πρόληψη της ανεπάρκειας ιωδίου και τώρα βρίσκονται σε εξέλιξη πολλές προσπάθειες για τη δημιουργία διπλά εμπλουτισμένου με ιώδιο αλατιού που θα περιέχει και σίδηρο.
Η ταυτόχρονη χορήγηση των δυο αυτών στοιχείων έχει αποδειχθεί δύσκολη, επειδή ο σίδηρος και το ιώδιο μπορούν να αντιδράσουν μεταξύ τους, με αποτέλεσμα να μειώνεται η πιθανότητα απορρόφησής τους από τον οργανισμό. Σε αυτή τη μελέτη, η ομάδα του MIT σχημάτισε τα σωματίδια MOF που περιέχουν σίδηρο και τα φόρτωσε με ιώδιο, με έναν τρόπο που τα δυο στοιχεία να μην αντιδρούν μεταξύ τους. Σε δοκιμές της σταθερότητας αυτών των NuMOFs σωματιδίων, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι διατήρησαν τη δομή τους αντέχοντας σε μακροχρόνια αποθήκευση, σε υψηλή θερμότητα και υγρασία, αλλά και σε βραστό νερό.
Στη συνέχεια, όταν οι ερευνητές τάισαν ποντίκια με τα NuMOFs, διαπίστωσαν ότι τόσο ο σίδηρος, όσο και το ιώδιο εισήλθαν στην κυκλοφορία του αίματός τους εντός λίγων ωρών από την κατανάλωσή τους.
Οι ερευνητές εργάζονται τώρα για την ίδρυση μιας start-up που θα παράγει καφέ και άλλα ροφήματα εμπλουτισμένα με σίδηρο και ιώδιο. Συνεχίσουν επίσης να εργάζονται για ένα διπλά εμπλουτισμένο με ιώδιο αλάτι που θα μπορούσε να καταναλωθεί μόνο του ή να ενσωματωθεί σε βασικά τρόφιμα.
Πηγή: MIT news
