Dr. Eristeo García Márquez

egarcia@ciatej.mx

Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco (CIATEJ)

 

El hierro es un elemento esencial para el bienestar de la salud. Es un micro-elemento que, ligado a una proteína, llamada hemoglobina, forma complejo esencial en todos los organismos. La hemoglobina se distribuye a través del fluido sanguíneo, que es un complejo acarreador encargado de distribuir y liberar oxígeno. A su paso por cada célula, órgano o sistema, captura y expulsa dióxido de carbono, producto del metabolismo.

Se conocen dos tipos de hierro: el hierro hemo y el hierro no hemo. El hierro hemo se encuentra principalmente en carnes rojas y derivados de estas. Mientras que, el hierro no hemo se encuentra en alimentos vegetales, incluidas las frutas, verduras, cereales y especias. Se ha establecido que el hierro hemo es entre 5 a 12 veces más disponible que el hierro no hemo, pero esto depende de la fuente.

El nivel de consumo, relación de alimentos y proporción, son puntos críticos para el aprovechamiento de hierro. Es decir, las proporciones de alimento adecuadas permiten mejor aprovechamiento del hierro.

Sin embargo, hasta ahora, parece que el aprovechamiento de hierro no ha sido suficiente. El hierro en forma libre, en forma de complejos solubles e insolubles, depende de su estado de oxidación (Fe2+ o Fe3+). Ambos estados de oxidación, determinan la solubilidad y aprovechamiento para mantener el bienestar de la salud. La Organización Mundial de la Salud (OMS), estima que una de cada tres personas a nivel mundial padece de deficiencia de hierro (anemia), incluidos niños, mujeres en edad reproductiva y hombres. La anemia contribuye con el 20% de muertes maternas a nivel mundial; entre el 20 y 40% del total de población en México padece anemia. El problema de disponibilidad de hierro se ha convertido en prioridad nacional y mundial.

La suplementación de hierro en alimentos es un desafío. El uso de sales solubles en agua y biodisponibles, a menudo cambian el color y sabor de los alimentos, haciendo que sean más difíciles de aceptar por la gente. Mientras que, aquellos suplementos que son insolubles en agua, causan menores cambios sensoriales, pero no se absorben. Lo anterior, limita la biodisponibilidad cuando el hierro es incluido en alimentos (se absorbe en promedio el 15% del hierro contenido en mezcla de alimentos como dieta, y 8.5% en promedio cuando la dieta es vegetal), además, hay inhibidores como fitatos, taninos y oxalatos, que reducen la tasa de absorción de hierro. También, se han incluido los polifenoles como inhibidores del hierro no hemo.

La absorción de hierro a partir de alimentos como las leguminosas, proporcionan baja absorción de hierro, el valor estimado varía en 0.8 a 1.9% con respecto al contenido total. Lo anterior, ha generado como alternativa la suplementación de alimentos. Además, las necesidades de hierro son variables. El Instituto Nacional de Salud Estadunidense recomienda concentraciones entre 7 a 27mg/día, dependiendo de la edad y el estado fisiológico del individuo, que son las que determinan la recomendación diaria de consumo.

Estudios sobre cómo lograr mayor absorción de hierro, se llevan a cabo por un grupo de investigación en el Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del estado de Jalisco, Unidad Monterrey. La dirección de esta investigación, se realiza por los doctores Jorge Alberto García Fajardo y Eristeo García Márquez, con la colaboración de los alumnos de doctorado, maestría y licenciatura Analia Alejandra Lu Martínez, Cesar Robertony Pereyra Laguna y Lizbeth Vázquez Moncada. El proyecto es financiado por el fondo de Proyectos de Desarrollo Científico para Atender Problemas Nacionales, proyecto 2015-01-1470.

Una forma de resolver el problema de deficiencia de hierro es el uso de nanopartículas solubles y estables a pH fisiológico. El diseño de nano-acarreadores para hierro a partir de polielectrolitos, prolonga la estabilidad del hierro en el alimento. El diseño de nano-acarreadores auto-ensamblados ha demostrado el retardo de oxidación del ion ferroso a férrico, cuando se compara con el sulfato ferroso hepta-hidratado.

Los avances en el diseño de nanopartículas han permitido incorporar 7.5mg de hierro en estado ferroso por cada 250mg de nanopartículas, cantidad de producto mínimo necesario para administrar dosis de hierro. Las nanopartículas solubles en agua han demostrado estabilidad durante 5 días, en comparación con el control, el cual se oxida en 30 minutos. Las soluciones de nanopartículas no imparten cambio de color ni de sabor, cuando se comparan con el producto control. Diversas concentraciones de nanopartículas, en soluciones fisiológicas se prueban para determinar el nivel citotóxico en células humanas. Los resultados se prueban en estudios in vivo, para revertir el problema de anemia, por deficiencia de hierro.

El diseño de nanopartículas se fundamenta en el proceso de interacción electrostática, entre diferentes proporciones polielectrolito-hierro, concentraciones, pH, carga eléctrica y equivalentes químicos totales de polielectrolitos usados en el diseño.

Referencias

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