Eficácia clínica da fixação interna e externa combinada com curativos de nanoprata e fechamento a vácuo para fraturas tibiais abertas tipo Gustilo I/II

Resumo

A combinação de fixação interna e externa com curativos antibacterianos à base de nanoprata (NSAD) e tecnologia de fechamento assistido por vácuo (VAC) demonstra forte atividade antibacteriana, redução do tempo de cicatrização, altas taxas de cicatrização, internações hospitalares mais curtas, menores despesas médicas e diminuição da dor do paciente no tratamento de fraturas tibiais abertas tipo I e II por Gustilo.

Resumo

Fraturas tibiais abertas tipo I e II (OTFs) tipo I e II estão associadas a lesão significativa dos tecidos moles e alto risco de infecção, frequentemente resultando em cicatrização prolongada e complicações pós-operatórias quando tratadas com fixação interna ou externa convencional. Este estudo apresenta uma abordagem clinicamente validada que integra curativos antibacterianos de nanoprata (NSAD) e fechamento assistido por vácuo (VAC) com redução fechada e fixação intramedular de unha (CRINF) para melhorar os resultados de cicatrização de feridas e fraturas. Um total de 300 pacientes com OTFs tipo Gustilo I/II foram incluídos e distribuídos aleatoriamente em três grupos (n = 100 por grupo): o Grupo 1 recebeu CRINF com cuidados convencionais de feridas, o Grupo 2 recebeu CRINF com VAC, e o Grupo 3 recebeu CRINF com NSAD e VAC. Desfechos clínicos, incluindo taxa de infecção, tempo de cicatrização de feridas e fraturas, internação, custo médico e dor pós-operatória foram comparados entre os grupos que usaram testes qui-quadrado e ANOVA, com significância definida como p < 0,05. O Grupo 3 apresentou a menor taxa de complicações e o perfil de recuperação mais favorável, com tempo médio de cicatrização de 41 dias e tempo de cicatrização da fratura de 7,2 meses, ambos significativamente menores que nos grupos controle (p < 0,05). As taxas de cicatrização de feridas e fraturas foram de 97% e 94%, respectivamente, enquanto os pacientes tiveram internações hospitalares mais curtas (10-15 dias), custos médicos totais menores (~1500 yuans) e níveis de dor reduzidos. Esses achados demonstram que combinar NSAD e VAC com CRINF oferece um protocolo clínico eficaz e seguro para o manejo dos OTFs tipo I e II de Gustilo, reduzindo substancialmente as complicações pós-operatórias e acelerando a recuperação.

Introdução

Fraturas abertas da tíbia (OTFs) estão entre as lesões ósseas longas mais frequentes e geralmente resultam de traumas de alta energia, como acidentes de trânsito ou^{quedas 1,2}. Como o local da fratura se comunica diretamente com o ambiente externo, essas lesões frequentemente são acompanhadas por contaminação severa, perda de tecidos moles e alto risco de infecção ou não^{união 3,4}. De acordo com a classificação Gustilo-Anderson, os OTFs são divididos em três tipos com base na extensão do dano nos tecidos moles e contaminação da ferida: Tipo I (lesão mínima nos tecidos e ferida limpa), Tipo II (dano e contaminação moderada nos tecidos) e Tipo III (perda severa de tecido, frequentemente com envolvimento neurovascular^)5,6.

Estratégias tradicionais de manejo — fixação externa e fixação interna aberta — continuam sendo clinicamente importantes, mas possuem limitações inerentes. Fixação externa prolongada pode levar à rigidez das articulações e à união fibrosa, enquanto exposição interna extensa pode prolongar o tempo cirúrgico e aumentar o risco^{de infecção 7}. Consequentemente, a atenção se voltou para tecnologias auxiliares que melhoram o controle de infecções e a cicatrização de feridas sem comprometer a estabilidade das fraturas.

Materiais antibacterianos à base de nanoprata emergiram recentemente como curativos biomédicos promissores devido à sua ampla atividade antimicrobiana e potencial regenerativo de^{tecidos 8,9,10}. O material nanoprata utilizado neste estudo apresenta uma estrutura microscópica uniforme que facilita a liberação sustentada de íons de prata e um desempenho antibacteriano estável (Figura 1). Nanopartículas de prata liberam continuamente íons Ag⁺ que perturbam as membranas celulares bacterianas, interferem na atividade enzimática e promovem a proliferação de fibroblastos e queratinócitos^11,12. O mecanismo antibacteriano proposto para materiais à base de nanoprata é ilustrado na Figura 2.

Simultaneamente, a terapia de fechamento assistido por vácuo (VAC) cria um microambiente localizado de pressão negativa que melhora a perfusão tecidual, estimula a formação de tecido de granulação e remove o exsudato da ferida para reduzir a carga^{bacteriana 13,14}. Os principais componentes e o princípio funcional do sistema VAC são mostrados na Figura 3.

Estudos anteriores demonstraram os benefícios individuais de curativos VAC ou à base de prata no tratamento de fraturas abertas e feridas infectadas, mas raramente examinaram sua aplicação combinada em um ambiente clínico^{em grande escala 15,16}. Portanto, este estudo investiga a eficácia clínica e a segurança da integração de curativos antibacterianos de nanoprata (NSAD) e VAC com redução fechada e fixação intramedular (CRINF) para o manejo dos OTFs tipo I e II de Gustilo. Uma visão esquemática das vantagens terapêuticas esperadas dessa abordagem combinada é apresentada na Figura 4. Hipotetizamos que essa estratégia aumentará a atividade antibacteriana, acelerará a cicatrização de tecidos moles e fraturas, e diminuirá as complicações pós-operatórias em comparação com o tratamento convencional.

Protocolo

Este protocolo clínico foi aprovado pelo Comitê de Ética do Hospital Popular Hengshui (Aprovação nº 2019-2-013). Todos os participantes ou seus responsáveis legais forneceram consentimento informado por escrito antes da inclusão. O estudo seguiu a Declaração de Helsinque e as diretrizes institucionais para ética em pesquisa humana.

Preparação de nanocompósitos de prata-carbono (Ag-C)
Para sintetizar o nanocomposto Ag-C, 3,0 g de tartrato de sódio potássico foram pesados com precisão e colocados em um cadinho de quartzo de 50 mL dentro de um forno tubular. A amostra foi aquecida a 400 °C a uma taxa de 15 °C/min e mantida por 6 horas, depois deixada esfriar até a temperatura ambiente (~25 °C). O produto foi transferido para um béquer de vidro de 250 mL e disperso em 80 mL de água deionizada (resistividade ≥18 MΩ·cm) usando um agitador magnético a 400 rpm por 10 minutos. A suspensão foi centrifugada a 10.000 x g por 10 minutos a 4 °C, e o sobrenadante marrom contendo pontos quânticos de carbono (CQDs) foi coletado. O sobrenadante foi concentrado em 20 mL a 80 °C sob mexer, seguido pela adição de 60 mL de acetona e mistura de vórtices por 1 minuto. Após centrifugação a 9.500 x g por 20 minutos a 4 °C, o sobrenadante amarelo-claro foi coletado como a solução original CQD. Para preparar o reagente Tollens, 1 mL de 0,5 M de_{AgNO 3} foi misturado com 1,04 mL de água de amônia e 0,65 mL de 3 M NaOH, seguido pela adição de 17,3 mL de água desionizada sob agitação contínua. Em um frasco de três gargalos, envolto em papel alumínio, 25 mL de solução CQD e 75 mL de água desionizada foram combinados e mexidos a 500 rpm por 5 minutos. O pH foi ajustado para aproximadamente 7,0 com água concentrada em amônia, após o que foi adicionado 1 mL de reagente de Tollens. A mistura foi aquecida a 120 °C por 20 minutos em condições escuras. Ao resfriar até a temperatura ambiente, a solução amarela de Ag-C era obtida e armazenada a 4 °C até o uso.

ATENÇÃO: NaOH e água de amônia são corrosivas e liberam vapores irritantes. Manusei todas as reações em um exaustor químico usando luvas, óculos de proteção e jaleco. Não feche os recipientes aquecidos de forma estranha para evitar o acúmulo de pressão.

Preparação de curativos antibacterianos de nanoprata (NSAD)
Para preparar a mistura de solventes, 15 mL de água desionizada foram misturados com 200 μL de ácido acético glacial em um béquer de vidro de 100 mL. A isso, 0,1 mL da solução preparada de Ag-C (22 mg/L), 0,2 mL de glicerol e 60 mg de poloxâmero foram adicionados e dissolvidos completamente a 50 °C com agitação magnética. Posteriormente, 0,6 g de pó de quitosano foram gradualmente incorporados para evitar aglomerações e mexidos continuamente por 30 minutos até que ficassem homogêneos. Depois, 2 mL de 1 M de NaHCO₃ foram adicionados em gota durante a mistura para induzir uma leve espuma, seguidos por mais 10 minutos de mistura. O volume total foi ajustado para 20 mL com água desionizada, e a solução foi desgasificada ultrassônicamente por 5 minutos. A solução homogênea foi despejada em um molde retangular (14 cm x 8 cm x 0,5 cm), selada com filme plástico e deixada gelificar por 48-72 h em temperatura ambiente (20-25 °C). Após a gelificação, o filme era removido e seco em um forno de ar forçado a 40 °C por 12-18 horas, resultando em filmes NSAD com aproximadamente 1 mm de espessura. Registre a temperatura ambiente e a umidade durante a gelificação, pois elas influenciam a uniformidade do filme e a resistência à tração. Descarte quaisquer filmes que contenham rachaduras ou bolhas visíveis.

Caracterização do nanocomposto Ag-C
Uma gota de solução diluída de Ag-C foi colocada sobre uma grade de microscopia eletrônica de transmissão (TEM) revestida de cobre e seca sob luz infravermelha por 10 minutos. As amostras foram analisadas a 100 kV sob um TEM. O tamanho das partículas foi analisado usando o software ImageJ, medindo pelo menos 200 partículas selecionadas aleatoriamente, e os dados foram expressos como média ± DS.

Avaliação da atividade antibacteriana
Staphylococcus aureus (ATCC 29213) e Escherichia coli (ATCC 25922) foram cultivados em caldo de soja de triptona (TSB) durante a noite a 37 °C. A suspensão bacteriana foi ajustada para uma densidade óptica de OD₆₀₀ = 0,1 (~1 x 10⁷ CFU/mL). As amostras foram divididas em três grupos: controles tratados com água desionizados, controles positivos tratados com amoxicilina (10 μg/mL) e grupos de teste tratados com nanocompósitos com Ag-C (10 μg/mL equivalente de conteúdo de Ag). As culturas foram incubadas a 37 °C e agitadas a 150 rpm por 7 dias. A cada dia, 100 μL de amostras eram coletadas, diluídas em série, placadas em ágar TSB e incubadas por 24 horas. As unidades formadoras de colônias (CFUs) foram contabilizadas, e as taxas de inibição (%) foram calculadas como [(N₀−_{N t})/_{N 0}] x 100. Cada experimento foi realizado em triplicado, e os resultados foram reportados como média ± DS.

ATENÇÃO: Manuseie todas as culturas bacterianas em um gabinete de biossegurança nível II. Autoclave elimine todo o lixo a 121 °C por 20 minutos antes do descarte.

Comportamento de inchaço do NSAD
Amostras quadradas de NSAD (1 cm x 1 cm) foram pesadas para obter o peso seco (W₀). Cada amostra foi imersa em 10 mL de soro fisiológico a 37 °C. Em 1, 6 h, 12 h e 24 h, as amostras foram removidas, manchadas com papel de filtro e pesadas (Wt). A razão de inchaço (%) foi calculada como [(Peso − DV₀)/D₀] x 100. Todas as medições foram realizadas em triplicado, e os resultados foram reportados como média ± DS.

Montagem e aplicação do VAC combinado com o NSAD
O filme preparado de NSAD foi cortado para corresponder ao tamanho da ferida usando tesoura estéril e aplicado diretamente na cama da ferida. Dois tubos de drenagem de silicone estéreis (1 mm de espessura na parede, microporos de 0,4 a 0,5 mm) foram inseridos sob o NSAD. Toda a ferida e 2 a 3 cm de pele intacta ao redor foram selados com uma película transparente de poliuretano para garantir uma cobertura hermética. Os tubos de drenagem foram conectados a uma fonte contínua de pressão negativa mantida entre -60 kPa e -80 kPa por 72 horas. O selo era inspecionado diariamente, e o exsudado coletado era registrado quanto à cor e volume. Os curativos eram substituídos a cada 3-5 dias ou antes caso ocorresse vazamento. A terapia VAC foi descontinuada assim que o tecido de granulação cobriu completamente a ferida. Confirme a hemostasia completa antes de selar o ferimento. Se ocorrer sangramento ativo, reduza temporariamente a pressão negativa para -40 kPa. Monitore desconforto do paciente, dor excessiva ou falha no dispositivo.

Gestão de resíduos
Todos os resíduos contendo prata e alcalinos foram coletados em recipientes de resíduos rotulados para descarte de resíduos perigosos. As soluções alcalinas foram neutralizadas a pH 7 antes da descarga. Resíduos biológicos eram esterilizados por autoclaving e descartados conforme as normas de biossegurança hospitalar.

Pacientes e desenho do estudo
Um total de 300 pacientes diagnosticados com fraturas abertas da tíbia tipo I ou II (OTFs) foram recrutados no Departamento de Ortopedia de Trauma do Hospital Popular de Hengshui, entre novembro de 2019 e novembro de 2022. Os pacientes foram avaliados de acordo com critérios pré-definidos de inclusão e exclusão. Os critérios de inclusão foram: (1) idade entre 18 e 70 anos; (2) confirmou fratura de Gustilo tipo I ou II com base em avaliação clínica e radiológica; (3) ausência de lesão vascular ou nervosa maior; e (4) capacidade de fornecer consentimento informado e cumprir o acompanhamento pós-operatório. Os critérios de exclusão incluíam: (1) Fraturas tipo Gustilo III; (2) comorbidades graves, como diabetes descontrolada, doença vascular periférica, infecção crônica ou deficiência imunológica; (3) fraturas patológicas; e (4) gravidez ou distúrbios de coagulação. A randomização foi realizada usando uma sequência gerada por computador com randomização por blocos (tamanho do bloco = 6). A ocultação da alocação foi assegurada usando envelopes opacos lacrados preparados por um estatístico independente. Os pacientes foram divididos igualmente em três grupos (n = 100 cada): Grupo 1 recebeu redução fechada e fixação intramedular da unha (CRINF) com cuidados convencionais de feridas; O Grupo 2 recebeu CRINF combinado com fechamento assistido por vácuo (VAC); e o Grupo 3 recebeu CRINF com curativo antibacteriano de nanoprata (NSAD) e VAC. Todos os procedimentos foram realizados pela mesma equipe cirúrgica para minimizar o viés do operador. Os avaliadores de desfechos foram cegos quanto à alocação de tratamento ao avaliar cicatrização de feridas, infecção e escores de dor. Todos os pacientes foram acompanhados por 9 meses após a cirurgia para avaliar a cicatrização da fratura e a recuperação funcional.

Plano de tratamento para Gustilo tipo I e II OTFs
Os pacientes passaram por anestesia (geral, espinhal ou local) de acordo com a gravidade da lesão e o estado médico. Após desbridamento preliminar, as feridas foram completamente irrigadas com soro salino estéril e peróxido de hidrogênio; O tecido devitalizado foi aparado e as bordas dos tecidos moles foram suturadas provisoriamente conforme necessário. A estabilização da fratura foi alcançada por redução fechada e fixação intramedular da unha, seguindo procedimentos ortopédicos^{padrão 17}. Para o Grupo 3, um filme NSAD estéril foi cortado para corresponder às dimensões da ferida e aplicado na cama da ferida; dois drenos de silicone foram posicionados sob o curativo. Um filme semipermeável de poliuretano selou a ferida, além de 2 a 3 cm de pele intacta ao redor. A hermeticidade e a hemostasia foram confirmadas antes da sucção; os filhotes (se presentes) eram cobertos com gaze estéril. Pressão negativa contínua era aplicada entre -60 e -80 kPa e ajustada de acordo com o tamanho e profundidade do ferimento (wound) e profundidade, com substituição do curativo a cada 3-5 dias ou antes caso ocorresse vazamento/saturação. Nos Grupos 1 e 2, os ferimentos eram cobertos com gaze petrolato estéril e trocados a cada 48-72 horas. O cuidado pós-operatório incluiu antibióticos profiláticos de amplo espectro por 3 a 5 dias (cefalosporinas ou fluoroquinolonas), cobertura anaeróbica com metronidazol quando^{necessário 18}, terapia anti-inflamatória e analgésica, controle do edema, medidas para promover a circulação e suporte nutricional (incluindo suplementação proteica). Pacientes com envolvimento neurovascular receberam agentes neurotróficos e antiedematosos/antiespasmódicos quando apropriado. O monitoramento laboratorial (hemograma completo, taxa de sedimentação de eritrócitos, proteína C-reativa) foi realizado em visitas pós-operatórias programadas para monitorar a infecção. A reabilitação começou com contrações isométricas e movimentos articulares suaves a partir do terceiro dia, progredindo para amplitude ativa após ~1 semana, conforme tolerado. O acompanhamento radiográfico foi obtido aproximadamente em 1 mês, 3 meses, 6 meses e 9 meses; o apoio gradual iniciou uma vez que a caliosidade e a continuidade com o córtex tibial foram evidentes no raio-X e a dor clínica permitida.

Índices de observação
As principais medidas de resultado incluíram tempo de cicatrização da ferida, tempo de cicatrização da fratura, taxa de cicatrização e taxa de cicatrização da fratura. Os desfechos secundários incluíram a incidência de complicações pós-operatórias (infecção superficial, infecção profunda, união retardada, embolia adiposa, infecção do trato agulha e não união infectada), duração da internação hospitalar, custos médicos totais e intensidade da dor pós-operatória. A intensidade da dor foi avaliada usando uma Escala Numérica de Avaliação (NRS) de 0 (sem dor) a 10 (pior dor imaginável). A cicatrização da ferida foi definida como epitelização completa sem exsudato, enquanto a cicatrização da fratura foi confirmada radiograficamente ao fazer uma ponte entre calos em pelo menos três córtices. As avaliações de acompanhamento foram realizadas em 1 mês, 3 meses, 6 meses e 9 meses após a cirurgia, incluindo avaliação clínica e radiografia.

Análise estatística
Análises estatísticas foram realizadas usando a versão 20.0 do SPSS. Variáveis contínuas foram testadas quanto à normalidade e expressas como média ± desvio padrão (DS). As diferenças entre os três grupos foram analisadas usando ANOVA unidirecional, seguida pelo teste pós-hoc de Tukey para comparações múltiplas. Dados não distribuídos normalmente foram analisados usando o teste de Kruskal-Wallis. As variáveis categóricas foram expressas como contagens e percentuais e analisadas usando o teste qui-quadrado (χ²) ou o teste exato de Fisher, quando apropriado. Os intervalos de confiança (ICs) de 95% foram calculados para parâmetros-chave. A significância estatística foi definida em p < 0,05. Todas as análises foram conduzidas por um bioestatístico independente, cego para a alocação de grupos.

Resultados

Caracterização do nanocomposto Ag-C
A microscopia eletrônica de transmissão (TEM) revelou que as partículas comerciais de nanoprata (NSP) apresentavam tamanho médio de 13,56 ±3,85 nm com aglomeração irregular, enquanto o nanocomposto Ag-C sintetizado apresentou um diâmetro médio ligeiramente maior de 14,38 ±4,65 nm e morfologia esférica uniforme (Figura 5A-F). As partículas de Ag-C apresentaram melhor monodispersão e limites mais suaves q...

Discussão

Fraturas tibiais abertas tipo I e II (OTFs) do tipo I e II são frequentemente causadas por traumas de alta energia, como acidentes de trânsito ou quedas, levando a lesões extensas nos ossos e tecidos^moles. A comunicação entre a fratura e o ambiente externo facilita a invasão bacteriana, resultando em altas taxas de infecção e tardio na^{cicatrização 20,21}. O tratamento conv...

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Solução AgNO3	Instrumento Yarong	196305000
Água de amônia	Xilong Chemical	480905
Quitosana	Tecnologia Bioquímica Aladdin	428850500
Partículas comerciais de nanoprata	Tecnologia Bioquímica Aladdin	NA
Água desionizada	Thermo Fisher Scientific (EUA)	345470250
fixadores externos e placas de travamento	Instrumento Médico Zimmered	NA
Solução de ácido acético glacial	Grupo Químico Dongbang	26 de março
Glicerol	Tecnologia Bioquímica Aladdin	036646.K7
Centrífuga de mesa H1850	Desenvolvimento de Instrumentos do Laboratório Xiangyi	203270008
Manga de aquecimento	Instrumento Yarong	A57027
Agitador de aquecimento multi-cabeça HJ-4A	Eletrodomésticos Guohua	02774-1
Tubos de drenagem de silicone médico	B. Braun Medical Inc (EUA)	491288/491310
NaHCO3	Tecnologia Bioquímica Aladdin	123360250
Solução NaOH	Macklin Bioquímica	210-5
Fornalha tubular oco OTF-1200X	Tecnologia Kejing	OTF-1200X-ALD
filme adesivo permeável	Companhia 3M (EUA)	537722zd
Poloxamer	Tecnologia Bioquímica Aladdin	104082
Tartrato de potássio sódico	Grupo Sinopharm	202860051
Caldo de soja de triptona	Thermo Fisher Scientific	CM0129B
Misturador de vórtice	Industrial Dinâmico	88882010