Si bien la lactancia materna ofrece muchos beneficios para la madre y su bebé, tiene una gran desventaja: es increíblemente difícil saber cuánta leche consume el bebé. Para simplificar la lactancia, un equipo interdisciplinario de ingenieros, neonatólogos y pediatras de la Universidad Northwestern ha desarrollado un nuevo dispositivo portátil que permite un monitoreo continuo y de calidad clínica del consumo de leche materna.
por la Universidad Northwestern
El discreto dispositivo se ajusta suave y cómodamente al pecho de la madre durante la lactancia y transmite datos de forma inalámbrica a un teléfono inteligente o tableta. La madre puede ver una visualización gráfica en tiempo real de la cantidad de leche que ha consumido su bebé.
Al eliminar la incertidumbre, el dispositivo brinda tranquilidad a los padres durante los primeros días y semanas de vida de su bebé. En particular, la nueva tecnología podría ayudar a reducir la ansiedad parental y mejorar la gestión clínica de la nutrición de bebés vulnerables en la unidad de cuidados intensivos neonatales (UCIN).
El estudio se publicó en la revista Nature Biomedical Engineering . Para garantizar su precisión y viabilidad, el dispositivo se sometió a varias etapas de rigurosas evaluaciones, que incluyeron modelado teórico, experimentos de laboratorio y pruebas en una cohorte de madres primerizas hospitalizadas.
«Saber exactamente cuánta leche recibe un bebé durante la lactancia ha sido un desafío durante mucho tiempo tanto para los padres como para los profesionales de la salud», afirmó John A. Rogers, de Northwestern, quien dirigió el desarrollo del dispositivo. «Esta tecnología elimina esa incertidumbre y ofrece una forma cómoda y fiable de monitorizar la ingesta de leche en tiempo real, ya sea en el hospital o en casa».
«La incertidumbre sobre si un bebé recibe suficiente nutrición puede causar estrés a las familias, especialmente a las madres lactantes con bebés prematuros en la UCIN», afirmó el Dr. Daniel Robinson, neonatólogo de Northwestern Medicine y coautor del estudio.
Actualmente, solo existen métodos engorrosos para medir la cantidad de leche que un bebé ha consumido durante la lactancia, como pesarlo antes y después de alimentarlo. Esperamos que este sensor represente un gran avance en el apoyo a la lactancia, reduciendo el estrés de las familias y aumentando la seguridad de los profesionales sanitarios a medida que los bebés progresan con la lactancia, pero aún necesitan apoyo nutricional. Reducir la incertidumbre y ayudar a las familias a lograr sus objetivos de lactancia materna se traducirá en niños, madres y comunidades más saludables.
Pionero en bioelectrónica, Rogers es profesor Louis Simpson y Kimberly Querrey de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Ingeniería Biomédica y Cirugía Neurológica en Northwestern, donde tiene nombramientos en la Escuela de Ingeniería McCormick y la Escuela de Medicina Feinberg, y director del Instituto Querrey Simpson de Bioelectrónica (QSIB).
Robinson es profesor asociado de pediatría en Feinberg y médico adjunto en la división de neonatología del Hospital Infantil Ann & Robert H. Lurie de Chicago. Rogers y Robinson codirigieron el estudio junto con el Dr. Craig Garfield, profesor de pediatría en Feinberg y médico adjunto en Lurie Children’s, y la Dra. Jennifer Wicks, pediatra de Lurie Children’s.
Tres investigadores postdoctorales del QSIB, cada uno de ellos actualmente docente en Corea, contribuyeron equitativamente al proyecto: Jiyhe Kim, profesora adjunta de la Universidad de Ajou, dirigió el diseño del dispositivo y apoyó los ensayos clínicos; Seyong Oh, profesor adjunto de la Universidad de Hanyang, diseñó la electrónica inalámbrica; y Jae-Young Yoo, profesor adjunto de la Universidad de Sungkyunkwan, desarrolló métodos para el análisis de datos. Kim y Oh son coautores principales junto con Raudel Avila, profesor adjunto de ingeniería mecánica en la Universidad Rice y doctorando de Northwestern, quien dirigió el modelado computacional.
Abordar una necesidad insatisfecha
El proyecto comenzó hace cuatro años, cuando neonatólogos y pediatras del Lurie Children’s contactaron al equipo de Rogers con una necesidad crítica insatisfecha. Dado que la transferencia de leche de la madre al bebé durante la lactancia materna no es visible y el flujo de leche varía, es casi imposible saber con exactitud el volumen de leche que consume un bebé en una sola toma.
«Actualmente, no existen métodos fiables para saber cuánto comen los bebés durante la lactancia», afirmó Wicks, madre de tres hijos. «Algunos pediatras y especialistas en lactancia usan básculas para pesar a los bebés antes y después de la toma, y esa medida proporciona una estimación precisa de la cantidad de leche que ha tomado. Pero, por desgracia, las básculas para bebés no son pequeñas, y la mayoría de las personas no tienen una. Por lo tanto, aunque esto puede proporcionar una estimación, no es práctico».
Como alternativa, las madres pueden extraerse la leche materna en un biberón. Si bien la alimentación con biberón ofrece mediciones precisas del volumen y una garantía visual de que el bebé está consumiendo leche, elimina los beneficios del contacto piel con piel. Además, los pasos adicionales de extraer, almacenar y manipular la leche requieren mucho tiempo e incluso pueden aumentar el riesgo de contaminación bacteriana.
«La lactancia materna ofrece varias ventajas en comparación con la alimentación con biberón», afirmó Wicks. «En primer lugar, el contacto piel con piel es beneficioso tanto para los bebés como para las madres. Además, la lactancia materna suele estimular mejor la producción de leche».
Aunque otros investigadores académicos y pequeñas empresas emergentes han explorado tecnologías para monitorear aspectos de la leche materna y la alimentación, los estudios revisados por pares son escasos.
«Según nuestras revisiones de la literatura científica y nuestras conversaciones con pediatras y neonatólogos, no existen tecnologías clínicamente validadas que aborden esta importante necesidad médica», afirmó Rogers. «Nuestro trabajo cubre esa necesidad».
Identificar la estrategia correcta
El equipo de Rogers desarrolló previamente sensores corporales inalámbricos, suaves y flexibles para la monitorización de bebés en la UCIN, así como sensores portátiles para el seguimiento del drenaje del flujo de fluidos a través de derivaciones, comúnmente utilizadas para tratar a pacientes con hidrocefalia. Gracias a su experiencia trabajando con poblaciones vulnerables y desarrollando dispositivos capaces de medir el flujo de fluidos, Rogers y su equipo eran candidatos ideales para el proyecto.
«Nuestros colegas clínicos nos preguntaron si podíamos desarrollar un sensor que permitiera a las madres primerizas determinar cuánta leche consumen sus bebés durante la lactancia», dijo Rogers. «Al principio, no estábamos seguros de cómo abordar el problema. Las estrategias que utilizamos para rastrear el flujo a través de las derivaciones a medida que pasan por zonas superficiales bajo la piel no funcionan porque los conductos galactóforos se encuentran demasiado por debajo de la superficie cutánea».
Tras años de intentos fallidos basados en métodos para monitorizar las propiedades ópticas del seno, cuantificar los movimientos de succión, rastrear la deglución y otros, los ingenieros finalmente se decidieron por una técnica sorprendentemente sencilla. El dispositivo envía una pequeña corriente eléctrica segura a través del seno mediante dos pequeños electrodos colocados sobre la piel. Otro par de electrodos captura la diferencia de voltaje asociada a esa corriente.
A medida que el bebé toma leche, la cantidad de leche en el pecho disminuye. Esta reducción provoca un cambio sutil pero medible en las propiedades eléctricas del pecho. Estos cambios se relacionan directamente con la cantidad de leche extraída. A mayor cantidad, mayor es el cambio en las propiedades eléctricas. Aunque sutil, este cambio puede calibrarse y cuantificarse con precisión para visualizarse en tiempo real en un teléfono inteligente durante la lactancia.
«Este concepto se llama bioimpedancia y se usa comúnmente para medir la grasa corporal», dijo Rogers. «Dado que el músculo, la grasa, el hueso y los tejidos conducen la electricidad de forma diferente, la bioimpedancia puede proporcionar una medición precisa del contenido de grasa. De forma similar, podemos cuantificar el cambio en el volumen de leche en la mama. Desafortunadamente, esta fue la última estrategia que probamos. Pero, afortunadamente, logramos que funcionara muy bien».
Pruebas rigurosas
Tras diseñar los prototipos iniciales, el equipo de ingeniería los optimizó mediante varias etapas de prueba y modelado. Primero, construyeron modelos simplificados de un seno utilizando materiales que imitan las propiedades eléctricas de la piel, la grasa y la leche. Al controlar con precisión la cantidad de leche en estos modelos, los investigadores pudieron observar cómo cambiaban los datos del dispositivo a medida que variaba el volumen de leche.
Dirigido por Ávila en Rice, el equipo creó modelos informáticos detallados de la mama, basados en la anatomía real. Sus simulaciones informáticas basadas en la física monitorizaron los cambios fisiológicos que ocurren durante la lactancia. Mediante bioimpedancia, Ávila relacionó el flujo de señales eléctricas con la cantidad de leche que sale de la mama en tiempo real. Los modelos informáticos anatómicamente correctos de su equipo incorporan las formas mamarias y la distribución tisular específicas de cada paciente, lo que les permite evaluar cómo la colocación de los sensores y la variación tisular afectan las lecturas.
«Los resultados de nuestra simulación coincidieron con las tendencias de los experimentos y los estudios clínicos en humanos», afirmó Ávila. «Conectar nuestros modelos con el impacto en el mundo real siempre es un logro destacado, y solo es posible mediante la colaboración entre los equipos experimentales, de modelado y clínicos».
Personalizado para todas las formas y tamaños.
El dispositivo resultante es un cordón delgado, suave y flexible que rodea suavemente la circunferencia exterior del seno. En cada extremo del cordón se integran electrodos que se adhieren suavemente a la piel. Una pequeña y ligera «estación base», que también se monta suavemente sobre la piel, se ubica en el centro del cordón, entre los electrodos. Dentro de una funda de silicona suave, la estación base contiene una pequeña batería recargable, tecnología Bluetooth para la transferencia inalámbrica de datos y un chip de memoria.
Dado que cada madre tiene diferentes densidades, forma y tamaño de los senos, el dispositivo se puede personalizar mediante una única calibración. Para calibrar el sistema, la madre lo lleva puesto mientras usa un sacaleches conectado a un biberón con marcas de volumen. Esto permite conocer el volumen exacto de leche extraída durante un período específico. Mientras tanto, el dispositivo registra las propiedades eléctricas del seno durante el proceso de extracción. Este esquema de calibración le enseña al dispositivo a interpretar los cambios en las señales eléctricas de cada madre.
Tras desarrollar los prototipos, el equipo probó el dispositivo en 12 madres lactantes, tanto en la UCIN como en casa. Para evaluar la consistencia y fiabilidad del dispositivo a lo largo del tiempo, los investigadores tomaron múltiples mediciones de las mismas madres, durante periodos de hasta 17 semanas.
En esta primera etapa de las pruebas, las madres usaron el sensor mientras extraían leche, ya que este importante paso requería conocer con precisión la cantidad de leche extraída. En una sesión de prueba, los investigadores compararon los datos del dispositivo con la diferencia de peso del bebé antes y después de la lactancia. En general, con las pruebas durante la extracción, los resultados entre las cantidades en el biberón y las detectadas por el sensor fueron sorprendentemente similares.
Mejorando la atención en la UCIN
Si bien el dispositivo brindaría tranquilidad e información útil a todos los padres, Robinson y Wicks afirman que los bebés de la UCIN serían los más beneficiados por un monitoreo cuidadoso. Saber exactamente cuánto come un bebé en la UCIN es aún más crucial que para los bebés sanos nacidos a término.
Estos bebés suelen tener necesidades nutricionales específicas. Los prematuros, por ejemplo, pueden tener sistemas digestivos subdesarrollados, lo que los hace más vulnerables a la intolerancia alimentaria. Una alimentación con volúmenes precisos puede ayudar a minimizar el riesgo de desarrollar trastornos intestinales y reflujo.
«Algunos bebés tienen un límite de tomas a la vez», dijo Wicks. «Los bebés prematuros o que se recuperan de una cirugía solo pueden ingerir pequeñas cantidades de leche muy lentamente. A menudo, no podemos permitirles amamantar porque no tenemos forma de saber cuánta leche reciben de su madre. Un sensor que monitorice esto permitiría que estos bebés amamantaran con mayor éxito».
Direcciones futuras
Para que sea aún más fácil de usar, los investigadores prevén que la tecnología podría integrarse en prendas interiores cómodas, como los sujetadores de lactancia. Esto mejoraría aún más la facilidad de uso del dispositivo y la experiencia general para las madres.
Los investigadores aún planean realizar comparaciones exhaustivas del pesaje antes y después de la toma. El equipo también busca garantizar que el sensor sea compatible con madres con una amplia gama de tonos de piel. Si bien la versión actual del dispositivo detecta la cantidad de leche que sale del pecho, las versiones futuras podrían medir la reposición de leche en el pecho. De esta manera, las madres podrían monitorear los cambios en la producción de leche a lo largo del tiempo. El equipo también planea seguir optimizando el dispositivo para que pueda obtener aún más información, como la calidad de la leche y el contenido de grasa.
«La lactancia materna puede ser extremadamente emotiva para las madres, en parte debido a la incertidumbre sobre la cantidad de leche que reciben sus bebés», dijo Wicks. «Puede conllevar mucha tristeza porque las madres se sienten ansiosas y sienten que no están haciendo un buen trabajo. A menudo, experimentan ansiedad, frustración o síntomas de depresión y abandonan la lactancia materna por completo.
Hay muchos factores que dificultan la lactancia materna. Poder eliminar una pequeña incertidumbre y asegurarles que están produciendo suficiente leche ayudará a reducir parte de ese estrés y ansiedad. Para todas las madres del mundo, que se encuentran en las diferentes etapas de su proceso de lactancia, este dispositivo será increíblemente útil. Esperamos poder ofrecerlo a más personas.
Más información: Un sistema compacto e inalámbrico para la monitorización continua de la leche materna extraída durante la lactancia, Nature Biomedical Engineering (2025). DOI: 10.1038/s41551-025-01393-w
Leyenda foto principal: El dispositivo incluye un cable delgado, suave y flexible que rodea suavemente la circunferencia exterior del seno. En cada extremo del cable se integran electrodos que se adhieren suavemente a la piel. Una pequeña y ligera «estación base», que también se monta suavemente sobre la piel, se ubica en el centro del cable, entre los electrodos. Dentro de una funda de silicona suave, la estación base contiene una pequeña batería recargable, tecnología Bluetooth para la transferencia inalámbrica de datos y un chip de memoria. Crédito: Universidad Northwestern
