Utilizzo di una nuova tecnologia portatile bedside nella fortificazione individualizzata del latte umano

INTRODUCTION: Inadequate nutrition during the critical period of auxological and neuro development of the newborn can affect growth, neurological development and health status in adolescence and adulthood. The optimization of nutrition strategies in preterm infants plays, therefore, a key role in determining the best possible developmental outcome. To this end, it is widely agreed upon that breast milk is the best source of nutrition for all infants, even more so if they are born preterm, with both short and long term benefits. However, due to the high nutritional demands that preterm infants have in the first months of life, it is essential to provide adequate fortification of breast milk. Targeted fortification, to date available only experimentally, is an individualized fortification strategy. It involves a quantitative analysis of the main macronutrients of the breast milk to be administered to the infant, in order to adapt the fortification to the specific nutritional characteristics of that milk sample. Its clinical application is severely limited by the need to use specific instrumentation such as an infrared spectroscope, which is expensive and difficult to calibrate, and single-component fortifiers. OBJECTIVE: The present study aims to participate in the development phases and evaluation of the measurements offered by a prototype of the NIR spectrometer Preemie. Preemie is a portable NIR spectroscope that, once completed, aims to measure in real time the composition of human milk. MATERIALS AND METHODS: 461 milk samples were acquired from healthy mothers of preterm and full term infants, enrolled at the Neonatal Intensive Care Unit (NICU) of the University of Turin, S. Anna Hospital and the Milk Bank of Turin. The samples collected were heterogeneous, obtained at different stages of lactation and from mother-infant pairs with different anthropometric parameters. Each milk sample was pasteurized according to the Holder technique and homogenized by ultra-sonic vibration before analysis. The sample, duly aliquoted, was analyzed both by the Preemie system and by laboratory analysis (gold standard). Protein, lipid, and energy concentrations obtained in the two ways were compared. The first endpoint of the study is the evaluation of the precision and accuracy of the Preemie spectrometer. The second endpoint of the study is the statistical analysis of the properties of the collected milk samples. RESULTS: The results of the first endpoint demonstrated that Preemie is currently capable of analyzing lipid and total energy values with a random error of less than 10%. Calibration curves and training of Preemie's software for protein analysis are still under development. Statistical analysis of the samples, the second endpoint, showed decreasing trends in protein as a function of postnatal age and a statistically significant difference in protein concentration between the NICU group and the Milk Bank group. CONCLUSIONS: The preliminary results of our study indicate that Preemie is capable of analyzing lipid and total energy values with a sufficient level of accuracy for clinical use.

INTRODUZIONE: La nutrizione inadeguata durante il periodo critico di sviluppo auxologico e neuroevolutivo del neonato è in grado di condizionare la crescita, lo sviluppo neurologico e lo stato di salute in adolescenza e in età adulta. L’ottimizzazione delle strategie di nutrizione dei neonati pretermine riveste, quindi, un ruolo fondamentale nel determinare il miglior outcome di sviluppo possibile. A tal fine, è ampiamente condiviso che il latte materno rappresenti la migliore fonte di nutrizione per tutti i neonati, a maggior ragione se nati pretermine, con benefici sia a breve che a lungo termine. Tuttavia, in ragione delle alte richieste nutritive che i neonati pretermine hanno nei primi mesi di vita, è fondamentale provvedere ad un’adeguata fortificazione del latte materno. La fortificazione targeted, ad oggi disponibile solo a livello sperimentale, è una strategia di fortificazione individualizzata. Prevede un’analisi quantitativa dei principali macronutrienti del latte materno che si vuole somministrare al neonato, in modo da adattare la fortificazione alle specifiche caratteristiche nutritive di quel campione di latte. La sua applicazione clinica è fortemente limitata dalla necessità di utilizzo di strumentazioni specifiche quali uno spettroscopio ad infrarossi, costoso e di difficile calibrazione e i fortificatori monocomponente. OBIETTIVO: il presente studio si pone come obiettivo quello di partecipare alle fasi di sviluppo e valutare la qualità delle misure offerte da un prototipo dello spettrometro NIR Preemie. Preemie è uno spettroscopio NIR, portatile, che, una volta terminata la fase di sviluppo, si propone di misurare in tempo reale la composizione del latte umano. MATERIALI E METODI: sono stati acquisiti 461 campioni di latte provenienti da madri sane di neonati pretermine e a termine, arruolate presso l'Unità di Terapia Intensiva Neonatale (NICU) dell’Università di Torino, Ospedale S.Anna e la Banca del latte di Torino. I campioni raccolti sono eterogenei, ottenuti in diverse fasi di lattazione e da coppie mamma-neonato con diversi parametri antropometrici. Ogni campione di latte è stato sottoposto a pastorizzazione secondo tecnica Holder e omogeneizzato mediante vibratore prima dell’esecuzione dell’analisi. Il campione, debitamente aliquotato, è stato analizzato sia mediante il sistema Preemie che con analisi di laboratorio (gold standard). Le concentrazioni di proteine, lipidi ed energia ottenute nei due modi sono state confrontate. Il primo endpoint dello studio è la valutazione della precisione e l’accuratezza dello spettrometro Preemie. Il secondo endpoint dello studio è l’analisi statistica delle proprietà dei campioni di latte raccolti. RISULTATI: I risultati del primo endpoint hanno dimostrato che Preemie è attualmente in grado di analizzare i valori di lipidi ed energia totale con un errore casuale minore del 10%. Le curve di calibrazione e il training del software di Preemie per l’analisi delle proteine sono ancora in fase di sviluppo. L’analisi statistica dei campioni, il secondo endpoint, ha evidenziato l’andamento decrescente delle proteine in funzione dell’età post-natale e una differenza statisticamente significativa nella concentrazione di proteine tra il gruppo NICU ed il gruppo Banca del latte. CONCLUSIONI: i risultati preliminari del nostro studio indicano che Preemie sia in grado di analizzare i valori di lipidi ed energia totale con un livello di precisione sufficiente per l’utilizzo clinico.