Voor chemisch ingenieur Tonghan Gu, een typische dag veldwerk in Mumbai, Indië, begint niet in een laboratorium, maar met een bezoek aan Shree Char Bhuja Dairy. De klerken van deze kleine winkel in de noordelijke buitenwijken van de stad zijn vriendelijk, als je een beetje verbaasd bent, terwijl ze zijn verzoek om 10 zakjes melk van een liter behandelen. De dagelijkse transactie duurt slechts een minuut of twee, maar het maakt deel uit van een project dat streeft naar een blijvende impact in de strijd tegen ondervoeding bij kinderen.

Gu, een MIT Tata Fellow en een promovendus bij de afdeling Chemical Engineering, werkt met kant-en-klare therapeutische voeding (RUTF), een calorierijk, voedingsrijke pasta die de meest gebruikte poliklinische behandeling is voor ernstige acute ondervoeding. Hoewel RUTF in veel Afrikaanse landen succes heeft geboekt, het is er niet in geslaagd dezelfde voet aan de grond te krijgen in India vanwege problemen met de smakelijkheid, betrouwbaarheid van de watervoorziening, en kosten.

Echter, patent aangevraagd onderzoek van Gu en T. Alan Hatton, de Ralph Landau hoogleraar bij de afdeling Chemische Technologie, beschrijft een nieuwe RUTF-formule die lokale ingrediënten gebruikt om de smakelijkheid voor Indiase kinderen te vergroten, kan worden gepoederd en gesproeidroogd om transport en opslag gemakkelijk te maken, en is betaalbaar in de arme gemeenschappen waar ernstige acute ondervoeding het meest voorkomt.

De nieuwe formule wordt mogelijk gemaakt door vooruitgang in het stabiliseren van emulsies op nanoschaal. Nutsvoorzieningen, Hatton zegt, "het doel is om deze aanpak in heel India te zien gebruiken."

Een dodelijk dilemma

Ernstige acute ondervoeding is een levensbedreigende aandoening die optreedt wanneer de gewicht-tot-lengteverhouding van een kind onder een waarde komt die is vastgesteld door de Wereldgezondheidsorganisatie, en wordt gekenmerkt door "ernstige verspilling" - een enorm verlies van lichaamsvet en spieren - en soms door oedeem, die zwelling in lichaamsweefsels veroorzaakt. Naar schatting treft het wereldwijd ongeveer 20 miljoen kinderen per jaar, en 8 miljoen alleen al in India, met een sterftecijfer van maar liefst 30 procent.

"Het gebeurt vaak als kinderen matig ondervoed zijn, en dan een externe factor, zoals misoogsten of ziekte, verergert de situatie, " zegt Gu. "Met goed management, het sterftecijfer kan worden teruggebracht tot minder dan 5 procent."

De huidige behandelingsopties zijn beperkt tot dure voedingsprogramma's in ziekenhuizen, en de bestaande RUTF-formule, gemaakt en gepatenteerd door een Frans bedrijf. Dit komt in de vorm van een zware, stroperige pasta voornamelijk gemaakt van melkpoeder, pindakaas, olie, en suiker. Hoewel de werkzaamheid van deze formule wetenschappelijk is bewezen, het heeft een ontmoeting gehad met verschillende belemmeringen voor adoptie in India.

"Het grootste probleem is dat Indiase kinderen het niet graag eten, " legt Gu uit. "Pindakaas maakt geen deel uit van hun dieet, dus de smaak is heel slecht."

Het is niet zo eenvoudig als hen te dwingen een maaltijd te verslinden die ze niet lekker vinden. Kinderen die aan ernstige acute ondervoeding lijden, moeten een behandelingskuur van zes weken volgen, wat betekent dat ze meer dan 100 opeenvolgende maaltijden van RUTF zullen eten. Uit rapporten van het Sion Hospital in Mumbai blijkt dat veel kinderen slechts een derde van de benodigde hoeveelheid consumeren. En er is nog een addertje onder het gras:vanwege zorgen over besmetting en door water overgedragen ziekten, kinderen krijgen de instructie om geen water te drinken tijdens het gebruik van RUTF. Deze regel beschermt de producenten en distributeurs van het voedsel tegen aansprakelijkheid, ook al is het onmogelijk om te voldoen, omdat de RUTF een droge en olieachtige consistentie heeft.

Aanvullend, Gu schat dat de kosten van de bestaande RUTF - ongeveer 30 roepies per maaltijd - meer dan twee keer zo hoog zijn als wat veel arme gezinnen doorgaans budgetteren voor voedsel.

De milkshake-oplossing

"We proberen iets meer als een milkshake te maken, " zegt Gu. "Het is een mix van hoogenergetische componenten, het gebruik van lokaal voedsel zoals chana dal [kikkererwten]. We kunnen zelfs kruiden toevoegen om verschillende smaken te creëren. We hebben ontdekt dat kinderen de drinkbare versie erg lekker vinden."

Hatton en Gu's voorgestelde formule is ontworpen om overeen te komen met het lokale gehemelte, met ingrediënten en smaken die kinderen al gewend zijn te eten, en de mogelijkheid om verder aan te passen met kruiden betekent dat de RUTF kan worden aangepast aan regionale smaken in India. Zijn lage viscositeit, milkshake-achtige consistentie maakt consumptie gemakkelijker voor baby's en peuters.

Na een succesvolle demonstratie op proefschaal in Mumbai met lokaal geproduceerd voedsel en de melk van Shree Char Bhuja Dairy, ze geloven dat het mogelijk is om naar industriële schaal te verhuizen. "Vanuit een wetenschappelijk en technisch perspectief, we hebben het essentiële probleem opgelost om deze oliedruppeltjes te stabiliseren voor een lange houdbaarheid, " zegt Hatton. "Nu gaan we de volgende fase van productie en marketing in."

Voor massaproductie, ze gebruiken een machine genaamd een colloïdmolen om de ingrediënten te homogeniseren. Vervolgens, door middel van een proces dat sproeidrogen wordt genoemd, de druppeltjes vloeibare oliën en micronutriënten zijn micro-ingekapseld in vaste stoffen, wat resulteert in een droog poeder. Het mengsel kan ter plaatse worden gereconstitueerd met melk of schoon water, slechts 30 seconden handmatig roeren nodig.

"Het produceren van de microcapsules kost niet veel moeite, die zijn gecommercialiseerd voor andere toepassingen. De moeilijkheid is om de keuze van vaste componenten - essentieel voor de stabiliteit van het droge poeder - te beperken tot betaalbare lokale landbouwproducten, in plaats van duurdere kunstmatige toevoegingen, " zegt Gu.

Mede dankzij de groothandelsinkoop van lokale ingrediënten, Gu verwacht dat de prijs per maaltijd aanzienlijk lager zal zijn dan de bestaande RUTF, het wegnemen van een andere kritieke barrière voor adoptie.

Maar er blijven nog enkele obstakels, zoals het verkrijgen van goedkeuring door de overheid, het uitvoeren van een klinische proef in een ziekenhuis, en het oplossen van wat Gu 'het waterdilemma' noemt. Net als bij de bestaande RUTF, het is belangrijk dat het samen met schoon water wordt geconsumeerd - geen gemakkelijke taak in veel delen van India, waar zowel leidingwater als grondwatervoorraden besmet kunnen zijn.

"Het beste scenario is als ze de RUTF kunnen reconstrueren met melk, die overal verkrijgbaar is, ' zegt Gu. 'De koe werkt als een soort filter.'

Het MIT-team werkt samen met onderzoekers van het Indian Institute of Technology in Bombay om de formule af te ronden en de implementatie-uitdagingen te overwinnen. Gu heeft hoge verwachtingen van het opvullen van een kritieke leemte:"Ik denk dat onze formule kinderen met ernstige acute ondervoeding een betere kans geeft om de voedingsstoffen binnen te krijgen die ze nodig hebben."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.