Dieses klinische Protokoll wurde vom Ethikausschuss des Volkskrankenhauses Hengshui genehmigt (Genehmigungsnummer 2019-2-013). Alle Teilnehmer oder ihre gesetzlichen Erziehungsberechtigten haben vor der Aufnahme eine schriftliche informierte Zustimmung gegeben. Die Studie hielt sich an die Erklärung von Helsinki und institutionelle Richtlinien zur Humanforschungsethik.
Herstellung eines Silber-Kohlenstoff-(Ag-C)-Nanokomposits
Zur Synthese des Ag-C-Nanokomposits wurden 3,0 g Kaliumnatriumtartrat präzise gewogen und in einen 50-ml-Quarztiegel in einem Rohrofen gelegt. Die Probe wurde auf 400 °C mit einer Geschwindigkeit von 15 °C/min erhitzt und 6 Stunden gewartet, bevor sie auf Raumtemperatur (~25 °C) abkühlen ließ. Das Produkt wurde in einen 250 ml großen Glasbecher übergeben und in 80 ml deionisiertem Wasser (Widerstand ≥18 MΩ·cm) mittels eines magnetischen Rührers bei 400 U/min für 10 Minuten verteilt. Die Suspension wurde bei 10.000 x g für 10 Minuten bei 4 °C zentrifugiert, und der braune Supernatant mit Kohlenstoff-Quantenpunkten (CQDs) wurde gesammelt. Der Supernatant wurde unter Rühren auf 20 ml bei 80 °C konzentriert, gefolgt von der Zugabe von 60 ml Aceton und Vortex-Mixing für 1 Minute. Nach der Zentrifugation bei 9.500 x g für 20 Minuten bei 4 °C wurde das hellgelbe Überwassermittel als CQD-Lagerlösung gesammelt. Zur Herstellung des Tollens-Reagens wurde 1 ml 0,5 M AgNO3 mit 1,04 ml Ammoniakwasser und 0,65 ml 3 M NaOH gemischt, gefolgt von der Zugabe von 17,3 ml deionisiertem Wasser unter kontinuierlichem Rühren. In einer dreihalsigen Kolbe, die in Alufolie umwickelt war, wurden 25 ml CQD-Lösung und 75 ml deionisiertes Wasser 5 Minuten lang bei 500 U/min gerührt. Der pH-Wert wurde mit konzentriertem Ammoniakwasser auf etwa 7,0 angepasst, danach wurde 1 ml Tollens-Reagenz hinzugefügt. Die Mischung wurde bei Dunkelheit 20 Minuten lang auf 120 °C erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde die gelbe Ag-C-Lösung gewonnen und bis zur Nutzung bei 4 °C aufbewahrt.
VORSICHT: NaOH und Ammoniakwasser sind korrosiv und setzen reizende Dämpfe frei. Behandle alle Reaktionen in einer chemischen Abzugshaube, während du Handschuhe, Schutzbrille und Laborkittel trägst. Verschließen Sie beheizte Behälter nicht fest, um Druckaufbau zu verhindern.
Herstellung von nanosilber-antibakteriellen Verbänden (NSAD)
Zur Herstellung des Lösungsmittels wurden 15 ml deionisiertes Wasser mit 200 μL Gletscheressigsäure in einem 100 mL Glasbecher gemischt. Dazu wurden 0,1 mL der vorbereiteten Ag-C-Lösung (22 mg/L), 0,2 mL Glycerol und 60 mg Poloxamer hinzugefügt und bei 50 °C mit magnetischem Rühren vollständig gelöst. Anschließend wurden nach und nach 0,6 g Chitosanpulver hinzugefügt, um Klumpen zu verhindern, und 30 Minuten lang kontinuierlich gerührt, bis es homogen war. Anschließend wurden 2 ml 1 M NaHCO3 tropfenweise beim Rühren hinzugefügt, um einen leichten Schäum zu erzeugen, gefolgt von weiteren 10 Minuten Mischen. Das Gesamtvolumen wurde auf 20 mL mit deionisiertem Wasser eingestellt, und die Lösung wurde für 5 Minuten ultraschallentgast. Die homogene Lösung wurde in eine rechteckige Form (14 cm x 8 cm x 0,5 cm) gegossen, mit Frischhaltefolie versiegelt und 48–72 Stunden bei Raumtemperatur (20–25 °C) zum Gel gelassen. Nach der Gelierung wurde der Film entfernt und in einem Zwangsluftofen bei 40 °C für 12–18 Stunden getrocknet, wodurch NSAD-Filme von etwa 1 mm Dicke entstanden. Erfassen Sie während der Gelierung Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit, da diese die Gleichmäßigkeit des Films und die Zugfestigkeit beeinflussen. Entsorgen Sie alle Filme, die sichtbare Risse oder Blasen enthalten.
Charakterisierung des Ag-C-Nanokomposits
Ein Tropfen verdünnter Ag-C-Lösung wurde auf ein kohlenstoffbeschichtetes Kupfer-Transmissionselektronenmikroskopiegitter (TEM) gegeben und 10 Minuten unter Infrarotlicht getrocknet. Die Proben wurden mit 100 kV unter einem TEM abgebildet. Die Partikelgröße wurde mit der ImageJ-Software analysiert, indem mindestens 200 zufällig ausgewählte Teilchen gemessen wurden, und die Daten wurden als Mittelwert ± SD angegeben.
Bewertung der antibakteriellen Wirkung
Staphylococcus aureus (ATCC 29213) und Escherichia coli (ATCC 25922) wurden über Nacht bei 37 °C in Trypton-Sojabrühe (TSB) kultiviert. Die bakterielle Suspension wurde auf eine optische Dichte von OD600 = 0,1 (~1 x 107 CFU/mL) eingestellt. Die Proben wurden in drei Gruppen unterteilt: deionisierte, wasserbehandelte Kontrollgruppen, amoxicillin-behandelte positive Kontrollgruppen (10 μg/mL) und Ag-C-Nanokomposit-behandelte Testgruppen (10 μg/mL äquivalenter Ag-Gehalt). Kulturen wurden bei 37 °C inkubiert und 7 Tage lang bei 150 U/min geschüttelt. Jeden Tag wurden 100 μL Proben entnommen, serienweise verdünnt, auf TSB-Agar verplattet und 24 Stunden lang inkubiert. Koloniebildende Einheiten (CFUs) wurden gezählt, und Hemmungsraten (%) wurden als [(N0− Nt)/N0] x 100 berechnet. Jedes Experiment wurde dreifach durchgeführt, und die Ergebnisse wurden als Mittelwert ± SD angegeben.
VORSICHT: Führen Sie alle Bakterienkulturen in einem Biosicherheits-Level-II-Schrank. Der Autoklaven wird bei 121 °C für 20 Minuten vor der Entsorgung abgespritzt.
Zunehmendes Verhalten der NSAD
Quadratische NSAD-Proben (1 cm x 1 cm) wurden gewogen, um das Trockengewicht (W0) zu bestimmen. Jede Probe wurde in 10 ml physiologisches Kochsalzmittel bei 37 °C eingetaucht. Bei 1 Uhr, 6 Uhr, 12 Stunden und 24 Stunden wurden die Proben entnommen, mit Filterpapier getupft und gewogen (Wt). Das Schwellungsverhältnis (%) wurde als [(Wt − W0)/W0] x 100 berechnet. Alle Messungen wurden dreifach durchgeführt, und die Ergebnisse wurden als Mittelwert ± SD angegeben.
Zusammenstellung und Anwendung von VAC in Kombination mit NSAD
Der vorbereitete NSAD-Film wurde mit steriler Schere auf die Wundgröße zugeschnitten und direkt auf das Wundbett aufgebracht. Zwei sterile Silikondrainagerohre (1 mm Wanddicke, 0,4–0,5 mm Mikroporen) wurden unter dem NSAD eingesetzt. Die gesamte Wunde und 2–3 cm umgebende intakte Haut wurden mit einer transparenten Polyurethanfolie versiegelt, um eine luftdichte Abdeckung zu gewährleisten. Die Entwässerungsrohre waren an eine kontinuierliche Unterdruckquelle angeschlossen, die zwischen -60 kPa und -80 kPa für 72 Stunden gehalten wurde. Das Siegel wurde täglich inspiziert, und das gesammelte Exsudat wurde hinsichtlich Farbe und Volumen erfasst. Die Verbände wurden alle 3-5 Tage oder früher gewechselt, wenn es zu einem Auslaufen kam. Die VAC-Therapie wurde eingestellt, sobald das Granulationsgewebe die Wunde vollständig bedeckt hatte. Bestätigen Sie die vollständige Hämostase, bevor Sie die Wunde versiegeln. Bei aktiver Blutung wird der Unterdruck vorübergehend auf -40 kPa reduziert. Überwachen Sie Beschwerden des Patienten, übermäßige Schmerzen oder Defekte des Geräts.
Abfallwirtschaft
Alle silberhaltigen und alkalischen Rückstände wurden in etikettierten Abfallbehältern zur Entsorgung gefährlicher Abfälle gesammelt. Alkalische Lösungen wurden vor der Entladung auf pH-Wert 7 neutralisiert. Biologischer Abfall wurde durch Autoklavierung sterilisiert und gemäß den Biosicherheitsvorschriften des Krankenhauses entsorgt.
Patienten und Studiendesign
Insgesamt wurden zwischen November 2019 und November 2022 300 Patienten mit der Diagnose Gustilo Typ I oder II offenen Schienbeinfrakturen (OTFs) in der Abteilung für Traumaorthopädie des Volkskrankenhauses Hengshui aufgenommen. Die Patienten wurden nach vordefinierten Ein- und Ausschlusskriterien untersucht. Einschlusskriterien waren: (1) Alter zwischen 18 und 70 Jahren; (2) bestätigte Gustilo Typ I oder II Fraktur basierend auf klinischer und radiologischer Untersuchung; (3) Fehlen einer schweren Gefäß- oder Nervenverletzung; und (4) die Fähigkeit, informierte Zustimmung zu geben und die Nachsorge nach der Operation einzuhalten. Ausschlusskriterien umfassten: (1) Gustilo-Typ-III-Brüche; (2) schwere Begleiterkrankungen wie unkontrollierter Diabetes, periphere Gefäßerkrankungen, chronische Infektionen oder Immunschwächen; (3) pathologische Brüche; und (4) Schwangerschafts- oder Gerinnungsstörungen. Die Randomisierung erfolgte mit einer computergenerierten Sequenz mit Blockrandomisierung (Blockgröße = 6). Die Verschleierung der Zuteilung wurde durch versiegelte, undurchsichtige Umschläge gewährleistet, die von einem unabhängigen Statistiker erstellt wurden. Die Patienten wurden gleichmäßig in drei Gruppen eingeteilt (n = 100 je): Gruppe 1 erhielt eine geschlossene Reduktion und intramedulläre Nagelfixation (CRINF) mit konventioneller Wundpflege; Gruppe 2 erhielt CRINF kombiniert mit vakuumunterstützter Schließung (VAC); und Gruppe 3 erhielt CRINF mit Nanosilber-Antibakteriellen Verbänden (NSAD) und VAC. Alle Eingriffe wurden vom selben chirurgischen Team durchgeführt, um den Operator-Bias zu minimieren. Ergebnisbewerter wurden bei der Bewertung von Wundheilungs-, Infektions- und Schmerzwerten für die Behandlungszuweisung blind. Alle Patienten wurden neun Monate lang postoperativ begleitet, um die Bruchheilung und die funktionelle Genesung zu beurteilen.
Behandlungsplan für Gustilo Typ-I- und II-OTFs
Die Patienten unterzogen sich einer Narkose (allgemein, spinal oder lokal) je nach Schwere der Verletzung und medizinischem Zustand. Nach der vorläufigen Entschädigung wurden die Wunden gründlich mit steriler Kochsalzlösung und Wasserstoffperoxid bewässert; devitalisiertes Gewebe wurde geschnitten, und Weichteilkanten wurden bei Bedarf provisorisch genäht. Die Frakturstabilisierung wurde durch geschlossene Reduktion und intramedulläre Nagelfixierung nach den üblichen orthopädischen Verfahrenerreicht 17. Für Gruppe 3 wurde ein steriler NSAD-Film zugeschnitten, um den Wundmaßen zu entsprechen, und auf das Wundbett gelegt; Zwei Silikondrainagen waren unter dem Verband platziert. Eine halbdurchlässige Polyurethanfolie versiegelte die Wunde sowie 2–3 cm umgebende intakte Haut. Luftdichtheit und Hämostase wurden vor dem Absaugen bestätigt; Nadelbahnen (falls vorhanden) wurden mit steriler Mullbinde bedeckt. Der kontinuierliche Unterdruck wurde bei -60 bis -80 kPa ausgeübt und entsprechend Wundstärke und Wundtiefe angepasst, wobei der Verbandsaustausch alle 3-5 Tage oder früher bei Leckage oder Sättigung erfolgte. Bei den Gruppen 1 und 2 wurden die Wunden mit sterilem Petrolatum-Gaze bedeckt und alle 48–72 Stunden ausgetauscht. Die postoperative Behandlung umfasste prophylaktische Breitbandantibiotika für 3–5 Tage (Cephalosporine oder Fluorchinolone), anaerobe Behandlung mit Metronidazol bei Bedarf18 Tage, entzündungshemmende und schmerzlindernde Therapie, Ödemkontrolle, durchblutungsfördernde Maßnahmen und Ernährungsunterstützung (einschließlich Proteinsupplementierung). Patienten mit neurovaskulärer Beteiligung erhielten neurotrophe sowie antiömatöse/antispasmodische Mittel, wenn es angemessen war. Laborüberwachung (vollständige Blutbildausbildung, Erythrozytensedimentationsrate, C-reaktives Protein) wurde bei geplanten postoperativen Besuchen zur Überwachung der Infektion durchgeführt. Die Rehabilitation begann ab Tag 3 mit isometrischen Kontraktionen und sanften Gelenkbewegungen, die nach ~1 Woche, je nach Toleranz, zu einem aktiven Bewegungsumfang übergingen. Eine radiographische Nachuntersuchung erfolgte etwa nach 1 Monat, 3 Monaten, 6 Monaten und 9 Monaten; Die schrittweise Belastung begann, sobald die Brücke von Schwiele und Kontinuität mit dem Tibia-Kortex auf dem Röntgenbild erkennbar waren und klinische Schmerzen erlaubten.
Beobachtungsindizes
Die wichtigsten Ergebnismaße umfassten Wundheilungszeit, Bruchheilungszeit, Wundheilungsrate und Bruchheilungsrate. Sekundäre Endpunkte umfassten das Auftreten postoperativer Komplikationen (Oberflächeninfektion, tiefe Infektion, verzögerte Vereinigung, Fettembolie, Nadelbahninfektion und infizierte Nicht-Verbündung), Krankenhausaufenthaltsdauer, Gesamtkosten und postoperative Schmerzintensität. Die Schmerzintensität wurde mit einer numerischen Bewertungsskala (NRS) von 0 (kein Schmerz) bis 10 (schlimmster Schmerz) bewertet. Wundheilung wurde als vollständige Epithelialisierung ohne Exsudat definiert, während die Bruchheilung radiographisch durch das Überbrücken von Hornhaut über mindestens drei Kortexen bestätigt wurde. Nachuntersuchungen wurden 1 Monat, 3 Monate, 6 und 9 Monate nach der Operation durchgeführt, einschließlich klinischer Begutachtung und Radiographie.
Statistische Analyse
Statistische Analysen wurden mit SPSS Version 20.0 durchgeführt. Kontinuierliche Variablen wurden auf Normalität getestet und als Mittelwert ± Standardabweichung (SD) ausgedrückt. Die Unterschiede zwischen den drei Gruppen wurden mittels einseitiger ANOVA analysiert, gefolgt von Tukeys Post-hoc-Test für mehrere Vergleiche. Nicht-normal verteilte Daten wurden mit dem Kruskal-Wallis-Test analysiert. Kategoriale Variablen wurden als Zählungen und Prozentsätze ausgedrückt und, wenn angebracht, mit dem Chi-Quadrat-(χ²)-Test oder dem exakten Fisher-Test analysiert. Die 95%-Konfidenzintervalle (KI) wurden für Schlüsselparameter berechnet. Die statistische Signifikanz wurde auf p < 0,05 gesetzt. Alle Analysen wurden von einem unabhängigen Biostatistiker durchgeführt, der für die Gruppenzuweisung blind war.