Forskare vid Malmö universitet har utvecklat en nanokapsel som kan skydda järnbärande proteiner när de passerar genom magen. I laboratorieförsök klarade sig 95 procent av det inkapslade proteinet genom en simulerad magsäcksmiljö. Tekniken kan på sikt göra det möjligt att berika vanliga livsmedel med järn – men den har ännu inte visats förbättra järnupptaget hos människor.

Järnbrist är vanligt och behandlas i dag ofta med järntabletter. De fungerar, men allt järn tas inte upp av kroppen och tabletterna kan bland annat orsaka illamående, förstoppning och diarré.

Malmöforskarnas idé är att i stället låta en del av järnet komma via vanlig mat.

Tekniken kallas BoostNCaps och bygger på extremt små kapslar som transporterar känsliga näringsämnen genom matsmältningssystemet.

Kapseln är bara omkring 46 nanometer

Nanokapseln har utvecklats av forskare vid Malmö universitet, däribland Rita Del Giudice och Marité Cárdenas.

Den är ungefär 46 nanometer stor och består av bland annat lecitin och mjölkproteinet κ-kasein.

I kapselns vattenhaltiga inre kan vattenlösliga ämnen placeras. I den aktuella forskningen har forskarna använt laktoferrin, ett järnbindande protein som bland annat finns naturligt i bröstmjölk.

Laktoferrinet fungerar i studien som modell för hur ett järnbärande protein kan transporteras genom magen.

Problemet utan kapseln är att proteinet snabbt kan brytas ned av magsyran och matsmältningsenzymet pepsin.

Nanokapseln fungerar som ett skyddande skal.

95 procent klarade den simulerade magsäcken

Resultaten från laboratorieförsöken är tydliga.

Efter en timme i en miljö som efterliknade människans magsäck fanns omkring 95 procent av det inkapslade laktoferrinet fortfarande kvar intakt.

När motsvarande protein inte låg skyddat i kapseln återstod mindre än fem procent.

Efter den efterföljande fasen som simulerade tunntarmen var omkring 87 procent av det inkapslade laktoferrinet fortfarande intakt.

Det är en viktig skillnad – men den betyder inte att människokroppen tar upp 95 procent av järnet.

Forskarna har visat att kapseln kan skydda sitt innehåll genom en konstgjord matsmältningsmiljö. De har ännu inte visat hur mycket järn en människa faktiskt skulle absorbera.

Öppnas när den når tarmen

Kapselns konstruktion är tänkt att lösa ytterligare ett problem: innehållet ska inte bara överleva magsäcken utan också frigöras på rätt plats.

När kapslarna utsattes för förhållanden som efterliknar tunntarmen reagerade deras lipidmembran på gallsalter och började lösas upp.

Det skapar möjligheten att frigöra innehållet först när det har tagit sig förbi den mest aggressiva delen av matsmältningen.

Forskarna beskriver därför tekniken som ett möjligt system för riktad leverans av näringsämnen.

Den vetenskapliga originalstudien om BoostNCaps har publicerats i tidskriften Food Hydrocolloids.

Har redan testats i vanlig mat

Tekniken har inte bara studerats i en laboratorielösning.

Forskarna har även testat kapslarna i bland annat:

• mjölk
• havredryck
• äppeljuice
• ost

I mjölk var kapslarna stabila i upp till tolv veckor.

Vid kylförvaring kunde själva kapselsystemet vara stabilt i upp till nio månader.

För ost gav inkapslingen dessutom omkring 2,5 gånger bättre retention av det vattenlösliga modellämnet jämfört med när ämnet tillsattes fritt.

Forskarna har även visat att vitamin B12 går att kapsla in med samma grundprincip.

Det gör att tekniken potentiellt kan användas till mer än järn.

Sur äppeljuice gav problem

Resultaten visar samtidigt att tekniken inte fungerar lika enkelt i alla livsmedel.

I äppeljuice, där pH-värdet ligger omkring 3,5, bildades en fällning. Den kunde blandas tillbaka genom att behållaren försiktigt vändes, men försöket visar att mycket sura produkter kan kräva ytterligare utveckling.

Kapslarna är inte heller lämpade för långvarig kraftig upphettning.

Det gör produkter som kokas eller steks länge mindre självklara än exempelvis kylda drycker och andra livsmedel där näringsämnet kan tillsättas utan omfattande värmebehandling.

Den aktuella kapseln innehåller dessutom κ-kasein från mjölk. Att kapseln exempelvis kan användas i havredryck betyder därför inte automatiskt att slutprodukten blir helt mjölkfri eller vegansk.

Det här har forskarna ännu inte bevisat

Det viktigaste frågetecknet återstår.

Studien visar inte att människor får bättre järnstatus av maten.

Inga deltagare har fått kapslarna och därefter fått sitt hemoglobin, ferritin eller andra järnmarkörer undersökta.

Det finns heller ingen klinisk studie som jämför tekniken med traditionella järntabletter.

Forskningen befinner sig därför fortfarande på proof-of-concept-stadiet.

Det forskarna hittills har visat är i huvudsak:

1. att kapslarna kan bära laktoferrin,
2. att de skyddar proteinet mycket effektivt i simulerad magsäck,
3. att kapselstrukturen kan brytas ned i en miljö som efterliknar tarmen,
4. att tekniken fungerar i flera vanliga livsmedel.

Nästa stora steg är att visa att detta också leder till ett relevant upptag av järn i kroppen.

Järntabletter behövs fortfarande

Det vore därför för tidigt att beskriva tekniken som en ersättare till järntabletter.

Vid konstaterad järnbristanemi är järntabletter fortfarande en etablerad behandling. Vid allvarlig eller långvarig järnbrist behöver orsaken dessutom utredas av sjukvården.

BoostNCaps är snarare tänkt som ett framtida sätt att berika mat så att människor kan få i sig mer av ett näringsämne i vardagen.

Forskarna ser framför sig funktionella livsmedel som kan hjälpa människor att upprätthålla eller justera sina järnnivåer inom ett begränsat område.

Hur mycket järn kroppen tar upp beror också på flera faktorer, exempelvis järnstatus, dosen och vad man äter eller dricker samtidigt. Kaffe är ett exempel på något som kan påverka upptaget, vilket vi går igenom närmare i vår guide om kaffe och dess effekter på kroppen.

Kan nå livsmedelsindustrin först efter fler tester

Forskarna har redan börjat titta på nästa steg mot industriell användning.

Malmö universitet uppger att det förs dialog med bland andra Arla Foods och Tetra Pak om tester i större skala.

Tekniken kommersialiseras samtidigt genom företaget GreenBioNourish, som arbetar vidare med BoostNCaps-plattformen.

Det betyder däremot inte att järnberikade produkter med tekniken snart står i svenska matbutiker.

Innan dess behöver forskarna bland annat lösa uppskalningen, visa säkerhet och verklig biotillgänglighet och ta sig igenom relevanta regulatoriska processer.

Eftersom kapslarna ligger inom nanometerskalan kan också EU:s särskilda regler för nanomaterial bli aktuella.

Det gör att en konsumentprodukt sannolikt ligger år snarare än månader bort.

Någon offentlig lanseringstidpunkt finns ännu inte.

Lovande teknik – men den avgörande frågan återstår

Malmöforskarnas nanokapsel löser ett konkret problem på laboratorienivå: ett känsligt järnbärande protein som nästan helt förstörs utan skydd kan i stället till stor del överleva en simulerad passage genom magsäcken.

Det är ett tydligt och lovande resultat.

Men den viktigaste frågan är fortfarande obesvarad: hur mycket mer järn tar människokroppen faktiskt upp?

Om kommande studier visar att förbättringen är stor kan tekniken öppna för järnberikade vardagsprodukter som mjölk, växtbaserade drycker eller andra livsmedel.

Fram till dess är BoostNCaps framför allt en lovande livsmedelsteknik – inte en ersättare till dagens järnbehandling.