Eficacia clínica de la fijación combinada interna y externa con apósito de nanoplata y cierre al vacío para fracturas tibiales abiertas tipo Gustilo I/II

Resumen

La combinación de fijación interna y externa con apósitos antibacterianos a base de nanoplata (NSAD) y tecnología de cierre asistido por vacío (VAC) demuestra una fuerte actividad antibacteriana, reducción del tiempo de curación, altas tasas de curación, estancias hospitalarias más cortas, menores gastos médicos y menor dolor en el tratamiento de fracturas tibiales abiertas tipo I y II de Gustilo.

Resumen

Las fracturas tibiales abiertas tipo I y II tipo Gustilo (OTF) se asocian con una lesión significativa de tejidos blandos y un alto riesgo de infección, lo que a menudo resulta en una cicatrización prolongada y complicaciones postoperatorias cuando se tratan con fijación interna o externa convencional. Este estudio introduce un enfoque clínicamente validado que integra el apósito antibacteriano nanoplata (NSAD) y el cierre asistido por vacío (VAC) con reducción cerrada y fijación intramedular de uñas (CRINF) para mejorar los resultados de cicatrización de heridas y fracturas. Un total de 300 pacientes con OTF tipo Gustilo I/II fueron incluidos y asignados aleatoriamente en tres grupos (n = 100 por grupo): el Grupo 1 recibió CRINF con atención convencional de heridas, el Grupo 2 recibió CRINF con VAC y el Grupo 3 recibió CRINF con NSAD y VAC. Resultados clínicos, incluyendo tasa de infección, tiempo de cicatrización de heridas y fracturas, la estancia hospitalaria, el coste médico y el dolor postoperatorio se compararon entre los grupos que utilizaron pruebas de qui-cuadrado y ANOVA, con significación definida como p < 0,05. El grupo 3 mostró la tasa de complicaciones más baja y el perfil de recuperación más favorable, con un tiempo medio de cicatrización de 41 días y un tiempo de cicatrización de fracturas de 7,2 meses, ambos significativamente más cortos que en los grupos control (p < 0,05). Las tasas de cicatrización de heridas y fracturas fueron del 97% y 94%, respectivamente, mientras que los pacientes experimentaron estancias hospitalarias más cortas (10-15 días), menores costes médicos totales (~1500 yuanes) y niveles de dolor reducidos. Estos hallazgos demuestran que combinar NSAD y VAC con CRINF ofrece un protocolo clínico eficaz y seguro para el manejo de los OTF tipo I y II de Gustilo, reduciendo sustancialmente las complicaciones postoperatorias y acelerando la recuperación.

Introducción

Las fracturas tibiales abiertas (OTF) son de las lesiones óseas largas más frecuentes y suelen resultar de traumatismos de alta energía, como accidentes de tráfico o^{caídas 1,2}. Dado que el sitio de la fractura se comunica directamente con el entorno externo, estas lesiones suelen ir acompañadas de una contaminación grave, pérdida de tejidos blandos y un alto riesgo de infección o no unión ^3,4. Según la clasificación Gustilo-Anderson, los OTF se dividen en tres tipos según la extensión del daño en tejidos blandos y la contaminación de la herida: Tipo I (lesión tisular mínima y herida limpia), Tipo II (daño y contaminación tisular moderada) y Tipo III (pérdida severa de tejido frecuentemente con afectación neurovascular^)5,6.

Las estrategias tradicionales de gestión —fijación externa y fijación interna abierta— siguen siendo clínicamente importantes, pero tienen limitaciones inherentes. La fijación externa prolongada puede provocar rigidez articular y unión fibrosa, mientras que una exposición interna prolongada puede prolongar la operación y aumentar el riesgo^{de infección 7}. En consecuencia, la atención se ha centrado en tecnologías complementarias que mejoran el control de infecciones y la cicatrización de heridas sin comprometer la estabilidad de las fracturas.

Los materiales antibacterianos basados en nanoplata han surgido recientemente como apósitos biomédicos prometedores debido a su actividad antimicrobiana de amplio espectro y su potencial regenerador^{de tejidos 8,9,10}. El material de nanoplata utilizado en este estudio presenta una estructura microscópica uniforme que facilita la liberación sostenida de iones de plata y un rendimiento antibacteriano estable (Figura 1). Las nanopartículas de plata liberan continuamente iones Ag⁺ que alteran las membranas celulares bacterianas, interfieren con la actividad enzimática y promueven la proliferación de fibroblastos y queratinocitos^11,12. El mecanismo antibacteriano propuesto para materiales a base de nanoplata se ilustra en la Figura 2.

Simultáneamente, la terapia de cierre asistido por vacío (VAC) crea un microambiente localizado de presión negativa que mejora la perfusión tisular, estimula la formación de tejido de granulación y elimina el exudado de la herida para reducir la carga^{bacteriana 13,14}. Los principales componentes y el principio funcional del sistema VAC se muestran en la Figura 3.

Estudios previos han demostrado los beneficios individuales de los apósitos VAC o a base de plata en el tratamiento de fracturas abiertas y heridas infectadas, pero rara vez han examinado su aplicación combinada en un entorno clínico a gran^{escala 15,16}. Por ello, este estudio investiga la eficacia clínica y seguridad de integrar el apósito antibacteriano de nanoplata (NSAD) y la VAC con reducción cerrada y fijación intramedular (CRINF) para el manejo de los OTF tipo I y II de Gustilo. Una visión general esquemática de las ventajas terapéuticas esperadas de este enfoque combinado se presenta en la Figura 4. Planteamos la hipótesis de que esta estrategia aumentará la actividad antibacteriana, acelerará la cicatrización de tejidos blandos y fracturas, y disminuirá las complicaciones postoperatorias en comparación con el tratamiento convencional.

Protocolo

Este protocolo clínico fue aprobado por el Comité de Ética del Hospital Popular Hengshui (Aprobación nº 2019-2-013). Todos los participantes o sus tutores legales proporcionaron su consentimiento informado por escrito antes de ser incluidos. El estudio se ajustó a la Declaración de Helsinki y a las directrices institucionales para la ética de la investigación en humanos.

Preparación de nanocompuestos de plata-carbono (Ag-C)
Para sintetizar el nanocompuesto de Ag-C, se pesaron con precisión 3,0 g de tartrato de sodio potásico y se colocaron en un crisol de cuarzo de 50 mL dentro de un horno tubular. La muestra se calentó a 400 °C a una velocidad de 15 °C/min y se mantuvo durante 6 horas, para luego dejar enfriarse a temperatura ambiente (~25 °C). El producto se transfirió a un vaso de cristal de 250 mL y se dispersó en 80 mL de agua desionizada (resistividad ≥18 MΩ·cm) utilizando un agitador magnético a 400 rpm durante 10 minutos. La suspensión se centrifugó a 10.000 x g durante 10 minutos a 4 °C, y se recogió el sobrenadante marrón que contenía puntos cuánticos de carbono (CQDs). El sobrenadante se concentró a 20 mL a 80 °C bajo agitación, seguido de la adición de 60 mL de acetona y mezcla de vórtices durante 1 minuto. Tras centrifugación a 9.500 x g durante 20 minutos a 4 °C, el sobrenadante amarillo claro se recogía como solución estándar CQD. Para preparar el reactivo de Tollens, se mezcló 1 mL de 0,5 M de_{AgNO 3} con 1,04 mL de agua de amoníaco y 0,65 mL de 3 M de NaOH, seguido de la adición de 17,3 mL de agua desionizada bajo agitación continua. En un matraz de tres cuellos envuelto en papel de aluminio, se combinaron y revolvieron a 500 rpm 25 mL de solución CQD y 75 mL de agua desionizada a 500 rpm durante 5 minutos. El pH se ajustó a aproximadamente 7,0 con agua concentrada de amoníaco, tras lo cual se añadió 1 mL de reactivo de Tollens. La mezcla se calentó a 120 °C durante 20 minutos en condiciones de oscuridad. Al enfriarse a temperatura ambiente, se obtenía la solución amarilla de Ag-C y se almacenaba a 4 °C hasta su uso.

PRECAUCIÓN: El NaOH y el agua con amoníaco son corrosivos y liberan vapores irritantes. Maneja todas las reacciones en una campana extractora química mientras llevas guantes, gafas y bata de laboratorio. No selles herméticamente los recipientes calefactados para evitar la acumulación de presión.

Preparación de apósitos antibacterianos de nanoplata (NSAD)
Para preparar la mezcla de disolventes, se mezclaron 15 mL de agua desionizada con 200 μL de ácido acético glacial en un vaso de cristal de 100 mL. A esto, se añadieron 0,1 mL de la solución de Ag-C preparada (22 mg/L), 0,2 mL de glicerol y 60 mg de poloxámero y se disolvieron completamente a 50 °C con agitación magnética. Posteriormente, se incorporaron gradualmente 0,6 g de polvo de quitosano para evitar la formación de grumos y se removieron continuamente durante 30 minutos hasta que quedaron homogéneos. Luego, se añadieron 2 mL de 1 M_{NaHCO 3} en gota mientras se removía para inducir una ligera espuma, seguidos de otros 10 minutos de mezcla. El volumen total se ajustó a 20 mL con agua desionizada, y la solución se desgasificó ultrasónicamente durante 5 minutos. La solución homogénea se vertió en un molde rectangular (14 cm x 8 cm x 0,5 cm), se selló con film transparente y se dejó gelificar durante 48-72 horas a temperatura ambiente (20-25 °C). Tras la gelificación, la película se retiraba y secaba en un horno de aire forzado a 40 °C durante 12-18 horas, dando lugar a películas NSAD de aproximadamente 1 mm de grosor. Registra la temperatura ambiente y la humedad durante la gelificación, ya que influyen en la uniformidad de la película y la resistencia a la tracción. Descarta cualquier película que contenga grietas o burbujas visibles.

Caracterización de nanocompuestos de Ag-C
Se colocó una gota de solución diluida de Ag-C sobre una rejilla de microscopía electrónica de transmisión (TEM) recubierta de carbono y se secó bajo luz infrarroja durante 10 minutos. Las muestras se tomaron imágenes a 100 kV bajo un TEM. El tamaño de las partículas se analizó utilizando el software ImageJ midiendo al menos 200 partículas seleccionadas al azar, y los datos se expresaron como media ± SD.

Evaluación de la actividad antibacteriana
Staphylococcus aureus (ATCC 29213) y Escherichia coli (ATCC 25922) fueron cultivados durante la noche en caldo de soja de triptona (TSB) a 37 °C. La suspensión bacteriana se ajustó a una densidad óptica de_{OD 600} = 0,1 (~1 x 10⁷ UFC/mL). Las muestras se dividieron en tres grupos: controles tratados con agua desionizados, controles positivos tratados con amoxicilina (10 μg/mL) y grupos de prueba tratados con nanocompuestos con Ag-C (contenido equivalente de Ag de 10 μg/mL). Los cultivos se incubaron a 37 °C y se agitaron a 150 rpm durante 7 días. Cada día se recogían 100 μL de muestras, se diluían en serie, se emplataban en agar TSB e incubaban durante 24 horas. Se contabilizaron las unidades formadoras de colonias (UFC) y las tasas de inhibición (%) se calcularon como [(N₀− N_t)/N₀] x 100. Cada experimento se realizó en triplicado y los resultados se informaron como media ± DS.

PRECAUCIÓN: Manipula todos los cultivos bacterianos en un armario de bioseguridad nivel II. Autoclave de todos los residuos a 121 °C durante 20 minutos antes de su eliminación.

Comportamiento de inflamación del NSAD
Se pesaron muestras cuadradas de NSAD (1 cm x 1 cm) para obtener el peso en seco (W₀). Cada muestra fue sumergida en 10 mL de solución fisiológica a 37 °C. A las 1 h, 6 h, 12 h y 24 h, se extraían las muestras, se secaban con papel de filtro y se pesaban (Wt). La proporción de hinchazón (%) se calculó como [(Peso − D₀)/Peso₀] x 100. Todas las mediciones se realizaron en triplicado y los resultados se informaron como media ± DS.

Montaje y aplicación de VAC combinado con NSAD
La película preparada de NSAD se cortó para que coincidiera con el tamaño de la herida usando tijeras estériles y se aplicó directamente sobre el lecho de la herida. Se insertaron dos tubos de drenaje estériles de silicona (1 mm de espesor de pared, microporos de 0,4-0,5 mm) bajo el NSAD. Toda la herida y 2-3 cm de piel intacta circundante se sellaron con una película transparente de poliuretano para asegurar una cobertura hermética. Los tubos de drenaje se conectaron a una fuente continua de presión negativa mantenida entre -60 kPa y -80 kPa durante 72 horas. El sello se inspeccionaba diariamente y el exudado recogido se registraba para determinar el color y el volumen. Los apósitos se reemplazaban cada 3-5 días o antes si había fugas. La terapia VAC se suspendió una vez que el tejido de granulación cubrió completamente la herida. Confirma la hemostasia completa antes de sellar la herida. Si ocurre sangrado activo, reduce temporalmente la presión negativa a -40 kPa. Vigila el malestar del paciente, dolor excesivo o fallos en el dispositivo.

Gestión de residuos
Todos los residuos que contenían plata y alcalinos se recogían en contenedores de residuos etiquetados para su eliminación de residuos peligrosos. Las soluciones alcalinas se neutralizaron a pH 7 antes de la descarga. Los residuos biológicos se esterilizaban mediante autoclave y se eliminaban conforme a las normativas de bioseguridad hospitalaria.

Pacientes y diseño del estudio
Un total de 300 pacientes diagnosticados con fracturas tibiales abiertas tipo I o II de Gustilo (OTFs) fueron reclutados en el Departamento de Trauma Ortopédica del Hospital Popular de Hengshui, entre noviembre de 2019 y noviembre de 2022. Los pacientes fueron evaluados según criterios predefinidos de inclusión y exclusión. Los criterios de inclusión fueron: (1) edad entre 18 y 70 años; (2) fractura de Gustilo tipo I o II confirmada mediante evaluación clínica y radiológica; (3) ausencia de lesión vascular o nerviosa mayor; y (4) capacidad para proporcionar consentimiento informado y cumplir con el seguimiento postoperatorio. Los criterios de exclusión incluyeron: (1) fracturas tipo Gustilo III; (2) comorbilidades graves como diabetes no controlada, enfermedad vascular periférica, infecciones crónicas o deficiencia inmunitaria; (3) fracturas patológicas; y (4) trastornos del embarazo o de coagulación. La aleatorización se realizó usando una secuencia generada por ordenador con aleatorización por bloques (tamaño de bloque = 6). La ocultación de asignación se aseguró mediante sobres opacos sellados preparados por un estadístico independiente. Los pacientes se dividieron equitativamente en tres grupos (n = 100 cada uno): el Grupo 1 recibió reducción cerrada y fijación intramedular de uñas (CRINF) con cuidados convencionales de heridas; El Grupo 2 recibió CRINF combinado con cierre asistido por vacío (VAC); y el Grupo 3 recibió CRINF con apósito antibacteriano de nanoplata (NSAD) y VAC. Todos los procedimientos fueron realizados por el mismo equipo quirúrgico para minimizar el sesgo del operador. Los evaluadores de resultados no detectaron la asignación de tratamientos al evaluar las puntuaciones de cicatrización de heridas, infecciones y dolor. Todos los pacientes fueron seguidos durante 9 meses postoperatorios para evaluar la cicatrización de fracturas y la recuperación funcional.

Plan de tratamiento para los OTFs tipo I y II de Gustilo
Los pacientes fueron sometidos a anestesia (general, espinal o local) según la gravedad de la lesión y el estado médico. Tras el desbridamiento preliminar, las heridas fueron irrigadas a fondo con solución salina estéril y peróxido de hidrógeno; Se recortó el tejido desvitalizado y se suturaron provisionalmente los bordes de tejido blando según fuera necesario. La estabilización de fracturas se logró mediante reducción cerrada y fijación intramedular de la uña siguiendo procedimientos ortopédicos^{estándar 17}. Para el Grupo 3, se cortó una película NSAD estéril para que coincidiera con las dimensiones de la herida y se aplicó sobre la cama de la herida; Dos desagües de silicona estaban colocados bajo el vendaje. Una película semipermeable de poliuretano sellaba la herida, además de 2-3 cm de piel intacta circundante. Se confirmó la hermandad y la hemostasia antes de la succión; los agujeros (si existían) estaban cubiertos con gasas estériles. Se aplicó presión negativa continua entre -60 y -80 kPa y se ajustó según el tamaño y profundidad de la herida, reemplazando el vendaje cada 3-5 días o antes si se producía fuga/saturación. Para los Grupos 1 y 2, las heridas se cubrían con gasas petrolatum estérils y se cambiaban cada 48-72 horas. La atención postoperatoria incluyó antibióticos profilácticos de amplio espectro durante 3-5 días (cefalosporinas o fluoroquinolonas), cobertura anaeróbica con metronidazol cuando^{fue necesario 18}, terapia antiinflamatoria y analgésica, control del edema, medidas para promover la circulación y apoyo nutricional (incluida la suplementación proteica). Los pacientes con afectación neurovascular recibieron agentes neurotróficos y antiedematosos/antiespasmódicos cuando era apropiado. Se realizó monitorización en laboratorio (hemograma completo, tasa de sedimentación de eritrocitos, proteína C-reactiva) en las visitas postoperatorias programadas para vigilar la infección. La rehabilitación comenzó con contracciones isométricas y movimientos articulares suaves desde el tercer día, progresando a rango activo de movimiento tras ~1 semana según tolerado. El seguimiento radiográfico se obtuvo aproximadamente a los 1 mes, 3 meses, 6 meses y 9 meses; el apoyo gradual comenzó una vez que el puente entre los callos y la continuidad con la corteza tibial eran evidentes en radiografías y se permitía el dolor clínico.

Índices de observación
Las principales medidas de resultado incluyeron el tiempo de cicatrización de la herida, el tiempo de cicatrización de fracturas, la tasa de cicatrización y la tasa de cicatrización de fracturas. Los resultados secundarios incluyeron la incidencia de complicaciones postoperatorias (infección superficial, infección profunda, unión tardía, embolia grasa, infección por aguja y no unión infectada), duración de la estancia hospitalaria, costes médicos totales e intensidad del dolor postoperatorio. La intensidad del dolor se evaluó mediante una Escala Numérica de Valoración (NRS) de 0 (sin dolor) a 10 (el peor dolor imaginable). La cicatrización de la herida se definió como epitelialización completa sin exudado, mientras que la cicatrización de fracturas se confirmó radiográficamente mediante un puente de callo a través de al menos tres cortezas. Las evaluaciones de seguimiento se realizaron a los 1 mes, 3 meses, 6 meses y 9 meses después de la cirugía, incluyendo evaluación clínica y radiografía.

Análisis estadístico
Los análisis estadísticos se realizaron utilizando la versión 20.0 de SPSS. Se analizaron variables continuas para comprobar su normalidad y se expresaron como media ± desviación estándar (DS). Las diferencias entre los tres grupos se analizaron utilizando ANOVA unidireccional seguida de la prueba post-hoc de Tukey para comparaciones múltiples. Los datos distribuidos de forma no normal se analizaron mediante la prueba de Kruskal-Wallis. Las variables categóricas se expresaron como conteos y porcentajes, y se analizaron mediante la prueba del chi cuadrado (χ²) o la prueba exacta de Fisher cuando era apropiado. Se calcularon los intervalos de confianza (IC) del 95% para parámetros clave. La significación estadística se estableció en p < 0,05. Todos los análisis fueron realizados por un bioestadístico independiente que no conoció la asignación de grupos.

Resultados

Caracterización de nanocompuestos de Ag-C
La microscopía electrónica de transmisión (TEM) reveló que las partículas comerciales de nanoplata (NSP) exhibían un tamaño medio de 13,56 ±3,85 nm con aglomeración irregular, mientras que el nanocompuesto Ag-C sintetizado mostró un diámetro medio ligeramente mayor de 14,38 ±4,65 nm y una morfología esférica uniforme (Figura 5A-F). Las partículas de Ag-C mostraron mejor monodispersidad y fronteras...

Discusión

Las fracturas tibiales abiertas tipo I y II (OTF) tipo I y II suelen ser causadas por traumatismos de alta energía, como accidentes de tráfico o caídas, que pueden provocar lesiones óseas y de tejidos blandos^{extensas 1,19}. La comunicación entre la fractura y el entorno externo facilita la invasión bacteriana, lo que resulta en altas tasas de infección y retraso en la^{cicatrización 20,21}

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Solución AgNO3	Instrumento Yarong	196305000
Agua de amoníaco	Xilong Chemical	480905
quitosano	Tecnología Bioquímica Aladdin	428850500
Partículas comerciales de nanoplata	Tecnología Bioquímica Aladdin	NA
Agua desionizada	Thermo Fisher Scientific (EE. UU.)	345470250
Fijadores externos y placas de bloqueo	Instrumento médico zimmered	NA
Solución de ácido acético glacial	Grupo Químico Dongbang	26 de marzo
glicerol	Tecnología Bioquímica Aladdin	036646.K7
Centrífuga de sobremesa H1850	Desarrollo de instrumentos del Laboratorio Xiangyi	203270008
Funda calefactora	Instrumento Yarong	A57027
Agitador de calentamiento múltiple HJ-4A	Electrodomésticos Guohua	02774-1
Tubos de drenaje de silicona médica	B. Braun Medical Inc (EE. UU.)	491288/491310
NaHCO3	Tecnología Bioquímica Aladdin	123360250
Solución NaOH	Macklin Bioquímica	210-5
Horno de tubos huecos OTF-1200X	Tecnología Kejing	OTF-1200X-ALD
Película adhesiva permeable	Compañía 3M (EE. UU.)	537722zd
Poloxamer	Tecnología Bioquímica Aladdin	104082
Tartrato de sodio potásico	Grupo Sinopharm	202860051
Caldo de soja de triptona	Thermo Fisher Scientific	CM0129B
Mezclador de vórtices	Industrial Dinámico	88882010