Development of a new supraglottic device for surfactant administration in preterm neonates

The aim of this thesis is the design and development of an innovative supraglottic device for the administration of surfactant in preterm neonates affected by respiratory distress syndrome (RDS). This condition, caused by pulmonary immaturity and surfactant deficiency, is one of the leading causes of neonatal morbidity and mortality. Currently, the most common clinical practice for surfactant administration involves endotracheal intubation - a highly invasive and technically complex procedure that carries significant risks. Major concerns include airway trauma, bradycardia, hypoxia, and a higher incidence of complications such as bronchopulmonary dysplasia. In response to these challenges, the project proposes the development of an alternative device that allows for safer, less traumatic, and better-tolerated surfactant delivery. The new supraglottic device will be designed to provide effective access to the upper airways, avoiding tracheal intubation and simplifying the procedure even in resource-limited settings or emergency situations. The goal is to ensure accurate surfactant administration, minimizing the risk of malposition and optimizing drug distribution within the lungs. The thesis adopts a multidisciplinary approach that includes: the analysis of clinical, ergonomic, and functional requirements; the selection of biocompatible and safe materials for neonatal use; prototyping; and experimental validation of the device. The ultimate goal is to provide a technologically advanced, replicable, and clinically integrable solution capable of significantly improving respiratory management in preterm infants. A device of this kind could reduce the incidence of both short- and long-term complications, improve clinical outcomes, and contribute to a safer and more accessible standardization of surfactant therapy.

La tesi ha come obiettivo la progettazione e lo sviluppo di un innovativo dispositivo sovraglottico per la somministrazione di surfattante nei neonati pretermine affetti da sindrome da distress respiratorio (RDS). Questa condizione, dovuta all’immaturità polmonare e alla carenza di surfattante, rappresenta una delle principali cause di morbilità e mortalità neonatale. Attualmente, la pratica clinica più diffusa per la somministrazione del surfattante prevede l’intubazione endotracheale, una procedura altamente invasiva, tecnicamente complessa e non priva di rischi. Tra le principali criticità vi sono traumi alle vie aeree, bradicardia, ipossia e una maggiore incidenza di complicanze come la displasia broncopolmonare. Alla luce di queste problematiche, il progetto propone lo sviluppo di un dispositivo alternativo che consenta una somministrazione del surfattante più sicura, meno traumatica e meglio tollerata. Il nuovo dispositivo, di tipo sovraglottico, sarà progettato per garantire un accesso efficace alle vie respiratorie superiori, evitando l’intubazione tracheale e semplificando l’intervento anche in ambienti a risorse limitate o in condizioni di emergenza. L’obiettivo è ottenere una somministrazione precisa del surfattante, riducendo il rischio di mal posizionamento e ottimizzando la distribuzione del farmaco nei polmoni. La tesi prevede un approccio multidisciplinare che comprenderà: l’analisi dei requisiti clinici, ergonomici e funzionali del dispositivo; la scelta di materiali biocompatibili e sicuri per l’uso neonatale; la prototipazione e la validazione sperimentale del dispositivo. L’obiettivo finale è fornire una soluzione tecnologicamente avanzata, replicabile e integrabile nella pratica clinica, capace di migliorare significativamente la gestione respiratoria nei neonati pretermine. Un dispositivo di questo tipo potrebbe ridurre l’incidenza di complicanze a breve e lungo termine, migliorare gli esiti clinici e contribuire a una standardizzazione più sicura e accessibile della terapia con surfattante.