Davide Contini e Caterina Amendola, professore e ricercatrice del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano, sono tra i protagonisti del progetto europeo PROMETEUS (Preterm Brain-Oxygenation and Metabolic EU-Sensing: Feed the Brain), che mira a migliorare la cura dei neonati prematuri attraverso strumenti innovativi per il monitoraggio cerebrale.
Il progetto ha recentemente raggiunto un importante traguardo con lo sviluppo di un nuovo dispositivo ottico che consentirà l'avvio delle prime sperimentazioni cliniche presso l'Azienda Ospedaliera di Padova e l'University College Cork in Irlanda. L'obiettivo è monitorare in tempo reale lo stato di ossigenazione e il metabolismo del cervello dei neonati, fornendo informazioni utili a personalizzare il supporto nutrizionale nelle prime fasi di vita.
La tecnologia sviluppata nell'ambito di PROMETEUS integra un sistema ottico non invasivo e un sensore miniaturizzato per la misura continua di parametri fisiologici. I dati raccolti vengono elaborati da modelli avanzati in grado di descrivere lo stato metabolico del cervello e supportare la modulazione dell'apporto di glucosio e nutrienti in funzione delle necessità del singolo paziente.
Alla base dello strumento vi è l'impiego della luce nel vicino infrarosso, in una finestra spettrale compresa tra circa 650 e 850 nanometri. La piattaforma combina due tecniche complementari: una dedicata alla misura dell'ossigenazione del sangue e una alla valutazione della perfusione cerebrale, cioè del flusso sanguigno. L'integrazione di queste informazioni permette di stimare il metabolismo ossidativo cerebrale, un parametro fondamentale per comprendere come il cervello utilizza l'ossigeno disponibile.
Per misurare l'ossigenazione vengono utilizzati laser impulsati e rivelatori a singolo fotone. Analizzando l'interazione della luce con il tessuto biologico è possibile determinare la concentrazione di emoglobina ossigenata e deossigenata e calcolare la saturazione di ossigeno nel tessuto cerebrale. La valutazione della perfusione si basa invece sulla tecnica Diffuse Correlation Spectroscopy (DCS), che sfrutta la coerenza della luce laser per ottenere informazioni sul movimento del sangue nei tessuti.
Una volta ottenute le necessarie autorizzazioni regolatorie, i ricercatori porteranno lo strumento in clinica per acquisire i primi dati sperimentali. In questa fase sarà possibile monitorare i neonati per periodi prolungati e confrontare le misure ottenute con i dati raccolti nella pratica clinica, allo scopo di individuare indicatori utili a prevenire possibili criticità e migliorare la gestione dei pazienti.
I dati raccolti contribuiranno inoltre al perfezionamento dei modelli fisiologici sviluppati nell'ambito del progetto, con l'obiettivo di prevedere l'evoluzione dei principali parametri metabolici e supportare strategie di cura sempre più personalizzate.
Il gruppo di ricerca del Dipartimento di Fisica è guidato dal professor Alessandro Torricelli e collabora con il Policlinico di Milano e la Clinica Mangiagalli. Il consorzio PROMETEUS riunisce 11 partner europei, tra cui l'Università degli Studi di Padova, coinvolta nelle attività di sviluppo e validazione della strumentazione.
Grazie all'integrazione tra fotonica, modellistica e medicina neonatale, PROMETEUS punta a sviluppare nuovi strumenti per proteggere lo sviluppo neurologico dei bambini nati prematuramente e favorire un approccio sempre più personalizzato alla loro cura.