Crean un sensor capaz de medir en tiempo real sustancias químicas en la leche materna

Ingenieros biomédicos de la Universidad del Sur de California (USC) de los Estados Unidos han desarrollado un disco de lactancia inteligente que puede cuantificar una amplia gama de sustancias químicas en la leche materna en tiempo real.

La leche materna desempeña un papel vital en la nutrición infantil y el desarrollo inmunitario, lo que convierte la salud de la lactancia en un aspecto crucial para el bienestar maternoinfantil. Las personas lactantes se enfrentan a problemas de salud únicos, como deficiencias nutricionales, el riesgo de desarrollar mastitis y la posible transferencia de medicamentos y otras sustancias a través de la leche.

“Existen soluciones de ingeniería que pueden transformar la salud de la lactancia. Los avances en nanotecnología, microfluídica y electrónica flexible han impulsado considerablemente los sensores portátiles y de punto de atención, pero estos sensores no han sido diseñados para abordar las necesidades de salud y lactancia de las mujeres”, afirma la autora principal, Maral Mousavi, profesora adjunta de WiSE Gabilan de Ingeniería Biomédica, Psiquiatría, Ciencias del Comportamiento, Química, Farmacología y Ciencias Farmacéuticas en la Escuela de Ingeniería de la USC.

“Aprendí sobre las deficiencias en la salud de la lactancia gracias a Melissa Banks, una estudiante de posgrado que tuvo su primer bebé mientras iniciaba su doctorado en mi grupo”, añade Mousavi. “Teníamos que actuar y desarrollar mejores herramientas para la medición de la leche materna”.

La salud en la lactancia

El equipo se enfrentó a una pregunta difícil: ¿cómo hacer que a una madre primeriza, cansada y abrumada le resulte fácil proporcionar muestras de leche materna con regularidad?

Fue entonces cuando Banks, candidata a doctorado en el Departamento de Ingeniería Biomédica Alfred E. Mann y miembro del Laboratorio MAD (Laboratorio de Diseño de Dispositivos Médicos y Analíticos) de la Universidad del Sur de California, tuvo una idea: ¿por qué no usar discos absorbentes de lactancia? Estos productos básicos de uso diario, que se llevan dentro del sostén para absorber las pérdidas de leche, son algo que muchas madres lactantes ya usan. Son suaves, discretos y se colocan perfectamente para recoger la leche sin complicaciones. Los discos absorbentes de lactancia usados ​​suelen desecharse al final del día, junto con la leche que han absorbido, así que, ¿por qué no convertirlos en una fuente de valiosos datos de salud?

Los investigadores llevaron la idea un paso más allá al transformar un simple disco de lactancia en un dispositivo de salud inteligente. Incorporaron diminutos canales microfluídicos —imagínenselos como sistemas de plomería en miniatura— que guían la leche hacia una zona de detección. Allí, sensores electroquímicos de bajo costo se ponen en funcionamiento, detectando y midiendo importantes marcadores de salud en la leche. Es una fusión de comodidad diaria y ciencia de vanguardia, diseñada para brindar a los nuevos padres información sobre su salud y la de su bebé, sin añadir nada más a sus ya apretadas agendas.

“Estamos explorando diversos biomarcadores y cuestiones de salud a través de esta plataforma”, comparte la investigadora principal. “Nos entusiasma especialmente que dos de nuestros estudios se hayan publicado recientemente en Advanced Functional Materials and Device, donde presentamos discos absorbentes de lactancia inteligentes capaces de medir los niveles de glucosa y acetaminofén en la leche materna”.

Primer sensor veloz y portátil en su tipo

Este trabajo es pionero en la creación del primer sensor portátil y rápido para la medición en el hogar de sustancias químicas en la leche materna, abordando así una importante brecha tecnológica para mejorar la salud de la madre y del bebé.

Por el lado del sensor de acetaminofén, el dispositivo podría ayudar a proteger a los bebés de la sobreexposición al analgésico común.

El acetaminofeno, comúnmente utilizado para el tratamiento del dolor posparto, también se administra con frecuencia a los bebés para tratar la fiebre, lo que conduce a una posible duplicación de la dosis a través de la administración directa e indirecta a través de la lactancia materna.

Peligros del acetaminofeno en la lactancia

A pesar de ser un medicamento básico en el botiquín, este fármaco es la principal causa de insuficiencia hepática aguda en niños y el motivo más frecuente de trasplantes de hígado en Estados Unidos.

Para los bebés lactantes con metabolismo hepático inmaduro, la presencia de acetaminofén en la leche materna supone riesgos adicionales. Los métodos disponibles actualmente para medir los niveles de acetaminofén en la leche son costosos, complejos y no están disponibles para su uso rutinario en el hogar.

“Después de tener a mi hija por cesárea, tomé grandes dosis de Tylenol para controlar el dolor en los días posteriores a la cirugía y deseaba que hubiera una manera de controlar la cantidad que se transfería a mi bebé, ya que puede ser perjudicial para sus pequeños hígados”, destaca Banks.

“Esto fue lo que nos impulsó a desarrollar nuestros discos absorbentes de lactancia inteligentes, y esperamos que ayuden a las madres en la misma situación a tomar decisiones más informadas sobre la lactancia, brindándoles tranquilidad”, menciona Banks. “Aunque no pude adquirir los discos absorbentes de lactancia inteligentes en el mercado, nuestro laboratorio ya contaba con un dispositivo funcional cuando tuve a mi segunda hija”.

Características del disco absorbente de lactancia

El sensor, integrado en el disco absorbente de lactancia, recoge pequeñas cantidades de leche materna que se liberan naturalmente durante el reflejo de bajada de leche a lo largo del día. Luego, envía lecturas en tiempo real al teléfono inteligente de la usuaria mediante un detector compacto y portátil que funciona de forma similar a un glucómetro, utilizando pulsos eléctricos para medir los niveles de acetaminofén. Con esta información al alcance de la mano, las usuarias pueden tomar decisiones informadas, como extraerse leche y desecharla con medicamentos, garantizando una alimentación más segura para su bebé.

Los investigadores probaron la precisión del sensor utilizando muestras de leche materna con diferentes niveles de acetaminofén. También verificaron su funcionamiento ante cualquier cambio en la composición de la leche materna, desde el calostro hasta la leche madura.

Medición de la glucosa durante la lactancia

USC ha presentado una patente provisional basada en este dispositivo. Los investigadores también han desarrollado discos absorbentes de lactancia inteligentes que miden la glucosa en la leche materna, un factor clave para el desarrollo cerebral del bebé y un análisis importante para las madres con diabetes gestacional.

“Podemos verificar fácilmente la información nutricional de los alimentos que comemos leyendo las etiquetas, pero no puede decirse lo mismo de la leche materna, la principal fuente de nutrición de los bebés durante sus primeros meses”, expresa la autora principal.

Actualmente, existen servicios limitados donde los padres pueden solicitar kits con un costo de entre $100 y $350, llenar el tubo de muestra con grandes cantidades de leche y enviarlo a un laboratorio para su análisis, con los resultados listos semanas después. Este método no solo es costoso, sino también poco frecuente, y no satisface la apremiante necesidad de datos en tiempo real. Para las madres con diabetes gestacional y otros trastornos metabólicos, la medición frecuente de biomarcadores, como la glucosa en la leche, es crucial. Hasta ahora, la única herramienta asequible disponible para las madres eran las tiras reactivas de alcohol de bajo costo.

"Me entusiasma que nuestro trabajo nos acerque un paso más a la realidad de herramientas accesibles y asequibles diseñadas para satisfacer las necesidades de salud únicas de las mujeres. Estamos al comienzo de este camino y seguiremos ampliando las capacidades de detección de nuestros discos absorbentes de lactancia inteligentes", concluye Mousavi.

Además de Mousavi y Banks, los contribuyentes clave al trabajo incluyen a Mona Mohamed, Sina Khazaee Nejad, Haozheng Ma, Abdulrahman Al-Shami, Ali Soleimani, Farbod Amirghasemi y Victor Ong, todos miembros del Departamento de Ingeniería Biomédica Alfred E. Mann de la USC.