INTRODUCCIÓN

Los dispositivos ortopédicos, como implantes articulares, placas y tornillos, son ampliamente utilizados para tratar diversas condiciones médicas y contribuir al mejoramiento de la calidad de vida de los usuarios del sistema de salud

No obstante, uno de los mayores desafíos relacionados con estos aparatos es la aparición de biofilms, que son agrupaciones de microorganismos altamente estructuradas y adheridas firmemente a la superficie de los implantes. Aproximadamente el 65 % de las infecciones bacterianas se atribuyen a esta causa, debido a los mecanismos de resistencia que desarrollan tanto frente a los tratamientos antimicrobianos como a la respuesta del sistema inmunológico. Esta situación representa una preocupante amenaza en el ámbito de la salud.

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Las infecciones relacionadas con biofilms en pacientes con implantes ortopédicos representan un desafío global significativo. El reemplazo de prótesis fallidas conlleva un mayor riesgo de recurrencia de infección (hasta un 30%) en comparación con la cirugía primaria Normalmente, en ausencia de un implante, el cuerpo puede eliminar la contaminación por patógenos gracias a las defensas inmunitarias del huésped. Sin embargo, la presencia de un dispositivo médico aumenta el riesgo de colonización y complicaciones a largo plazo. Las infecciones asociadas a dispositivos son frecuentemente causadas por estafilococos, siendo Staphylococcus aureus y Staphylococcus epidermidis las especies principales implicadas en la contaminación  El desarrollo de biopelículas estafilocócicas en la superficie de biomateriales implica varias etapas, desde la adhesión inicial de las células estafilocócicas hasta la acumulación y maduración de la biopelícula.  Las interacciones entre los estafilococos y la superficie del biomaterial están impulsadas por fuerzas hidrofóbicas, electrostáticas y de Van der Waals. Las proteínas plasmáticas, como la fibronectina, el fibrinógeno y la vitronectina, juegan un papel crucial al recubrir la superficie del biomaterial y proporcionar un entorno propicio para la colonización e infección por parte de los estafilococos.

A pesar de los tratamientos antibióticos, los biofilms protegen eficazmente a los microorganismos en su interior, lo que conduce a recurrencia de infecciones y la necesidad de intervenciones quirúrgicas adicionales.  Esta situación afecta en la disminución del bienestar de los individuos afectados por esta situación, provocando dolor, limitaciones en la movilidad y una mayor probabilidad de rechazo del dispositivo. En vista de estos problemas, es esencial abordar la formación de biofilms en pacientes con  dispositivos ortopédicos de manera efectiva.

Las biopelículas pueden llevar a infecciones asociadas a dispositivos médicos. Por ejemplo, en el caso de prótesis articulares, las biopelículas estafilocócicas pueden provocar infecciones persistentes que conducen al fracaso del implante y a la necesidad de una cirugía de revisión. Además, las infecciones asociadas a catéteres venosos centrales pueden llevar a bacteriemia y sepsis, que son condiciones potencialmente mortales. Por otro lado, las infecciones de las válvulas cardíacas mecánicas pueden causar endocarditis de válvula protésica, una enfermedad grave que requiere tratamiento intensivo. Además, las infecciones asociadas a tubos endotraqueales y derivaciones cerebroespinales pueden provocar neumonía y meningitis, respectivamente, con consecuencias graves para la salud del paciente. 

Entender los factores que influyen en la formación de biofilms es esencial para mejorar la atención médica y reducir la carga para el sistema sanitario y su operatividad. Además, elaborar tácticas que permitan prevenir y tratar estas infecciones es de suma importancia. El impacto en la mejora de la calidad de vida de aquellos que reciben atención médica. es significativo, ya que las complicaciones relacionadas con los biofilms pueden afectar su bienestar general y capacidad para llevar a cabo actividades diarias.

En este contexto, se requiere de soluciones innovadoras debido a la resistencia de los biofilms a los tratamientos convencionales. La investigación en este campo permitirá desarrollar enfoques novedosos para erradicar o prevenir la formación de biofilms, mejorando los resultados del tratamiento y disminuyendo la necesidad de intervenciones repetidas. Además, abordar el problema de los biofilms puede conducir a una reducción de los costos sanitarios, especialmente en casos de infecciones asociadas con dispositivos ortopédicos. Las terapias prolongadas y costosas para tratar estas infecciones representan una carga económica significativa tanto los receptores de cuidados médicos como para la infraestructura de salud.

Un avance en la medicina ortopédica también está en juego. El estudio de los biofilms en pacientes con dispositivos ortopédicos contribuirá a mejorar la comprensión de las interacciones entre los implantes y los microorganismos. Los hallazgos de este estudio podrían tener un impacto significativo en el desarrollo de dispositivos más resistentes a los biofilms y en la mejora de las prácticas clínicas relacionadas con los implantes ortopédicos.
En última instancia, esto beneficiaría a los pacientes al reducir las complicaciones asociadas con los biofilms y mejorar su calidad de vida.

DESARROLLO
Se recopilaron inicialmente 659 artículos relacionados con el tema de estudio. Después de eliminar los documentos duplicados y aplicar criterios de exclusión basados en los títulos, se redujo el número de artículos a revisar. De estos, se seleccionaron 183 para una revisión más detallada de sus resúmenes. A partir de esta lectura, se eligieron los artículos que tenían una mayor relación con el tema de estudio, lo cual resultó en un total de 98 artículos. Posteriormente, se excluyeron 73 artículos porque no cumplieron con los criterios de inclusión. Finalmente, se seleccionaron 10 artículos que se ajustaban a los objetivos del estudio y fueron publicados en los últimos 5 años. Estos artículos estaban escritos tanto en inglés como en español 

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El objetivo principal de este trabajo fue analizar los biofilms microbianos y su relación con infecciones crónicas en pacientes con dispositivos ortopédicos. Se describieron las características de los biofilms y se exploraron estrategias terapéuticas efectivas para su gestión. También se examinaron métodos de diagnóstico precisos para identificar biofilms en estos pacientes. Este estudio contribuye a comprender y abordar mejor las infecciones relacionadas con biofilms en el ámbito ortopédico.

Las infecciones asociadas a los implantes representan una de las preocupaciones más significativas después de los procedimientos ortopédicos, adicionalmente se ha comprobado que prácticamente todos los agentes patógenos, como bacterias, hongos, micobacterias y microorganismos anaeróbicos, pueden desencadenar infecciones vinculadas a implantes.

En un estudio investigaron las propiedades de adherencia bacteriana en varios materiales de implantes ortopédicos, que variaron en rugosidad y textura superficial evaluando dos patógenos comunes, Staphylococcus aureus sensible a la meticilina (MSSA) y Staphylococcus epidermidis coagulasa-negativa (CoNS epidermidis), en estos materiales. Los resultados revelaron que MSSA mostró diferencias significativas en la densidad de colonias entre los materiales, con una mayor adherencia en el titanio en comparación con otros. Por otro lado, CoNS epidermidis demostró una alta densidad de adherencia en todos los materiales sin diferencias notables. Estos hallazgos sugieren que las características de la superficie y la hidrofobicidad de los materiales pueden influir en la adherencia bacteriana, lo que es relevante para la prevención de infecciones en implantes ortopédicos. Por otro lado, Malhotra et al. menciona que alrededor de 600 casos de infecciones en prótesis articulares, se encuentran las siguientes bacterias estafilococos coagulasa negativos, el S. aureus, los estreptococos y los bacilos gramnegativos fueron los responsables en un 30%, 23%, 9% y 6% de los casos, respectivamente. En particular, las infecciones causadas por el S. aureus se asociaron a un tercio de los pacientes que padecían infecciones relacionadas con prótesis articulares.

La detección temprana y precisa de las infecciones en prótesis articulares (IAP) se vuelve aún más desafiante en la práctica médica, Tradicionalmente, en la evaluación diagnóstica de un paciente con sospecha de infección en una prótesis articular, se realiza la prueba de proteína C reactiva (PCR) y la
velocidad de sedimentación globular (VSG) como primer paso. Sin embargo, diversos factores clínicos y microbiológicos pueden influir en los resultados y la confiabilidad de estos biomarcadores séricos26. Según Rothenberg  la aplicación de la técnica de sonicación como enfoque complementario parece mejorar la detección de microorganismos poco agresivos relacionados con biopelículas, lo que, a su vez, mejora el diagnóstico de la infección de prótesis articular crónica (IAP). Ribeiro  afirma que los cultivos de tejidos muestran un desempeño superior en comparación con los cultivos líquidos mediante sonicación, logrando una sensibilidad del 68% al 96% en los cultivos de tejidos en contraste con el rango del 47% al 70% observado en los cultivos por sonicación.

Así también, para reducir la probabilidad de efectos secundarios no deseados, se han implementado recubrimientos cerámicos en los implantes ortopédicos de metal. En una investigación por Bidossi  descubrieron que la adherencia de algunas de las bacterias más comunes responsables de las infecciones de prótesis articulares (PJI) a las superficies revestidas con TiNbN era igual o menor que la de las aleaciones convencionales de titanio y cobalto-cromo. A pesar de que la aparición de una PJI es más compleja en situaciones clínicas que en un entorno de laboratorio, estos resultados sugieren que los implantes ortopédicos con revestimiento de TiNbN no aumentan el riesgo de PJI y, al mismo tiempo, mejoran las propiedades de la superficie y la fricción, lo que los convierte en una opción viable para reducir posibles complicaciones, como la hipersensibilidad al metal.

Además, se han probado otras técnicas con buenos resultados, estas incluyen el uso de espaciadores de cemento antibiótico, clavos intramedulares recubiertos de antibióticos, el estudio de biopelículas bacterianas en hardware ortopédico, directrices preoperatorias para identificar patógenos específicos y
adyuvantes tópicos para reducir la formación de biopelículas en implantes ortopédicos. Estas estrategias se centran en mejorar la eficacia y la seguridad en el tratamiento de infecciones óseas y complicaciones asociadas en la cirugía ortopédica, lo que beneficia a los pacientes a largo plazo.

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CONCLUSIONES

Los biofilms microbianos se asocian con una amplia gama de microorganismos que tienen la capacidad de adherirse a superficies de biomateriales ortopédicos, como se demostró con diferentes microorganismos como son el Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, entre otros. Estos biofilms pueden ser responsables de la persistencia de infecciones crónicas, ya que actúan como una barrera que dificulta la penetración de antibióticos y las respuestas inmunitarias del huésped.

Las innovaciones en el recubrimiento de dispositivos, como el uso de nitruro de titanio-niobio y nanopartículas de plata, han mostrado prometedores resultados in vitro y en modelos animales en la reducción de la adherencia bacteriana y prevención de la formación de biofilms. Así también, la liberación local de antibióticos, como la utilización de Cerament G y Cerament V, o el uso de clavos recubiertos de antibióticos, pueden ofrecer soluciones efectivas para el tratamiento de complicaciones asociadas a infecciones y biofilms en implantes ortopédicos.

Los cultivos de líquido de sonicación han demostrado ser útiles para la identificación de infecciones musculoesqueléticas, aunque la administración preoperatoria de antibióticos puede afectar la precisión de las pruebas microbiológicas. La microscopía, tanto electrónica de barrido como de barrido láser confocal, ha sido efectiva en la identificación y análisis de biofilms en componentes de hardware ortopédico, permitiendo una visualización detallada de su presencia y distribución.

Aunque existen métodos y estrategias innovadoras para el tratamiento y prevención de infecciones relacionadas con biofilms en dispositivos ortopédicos, la posibilidad de tener que retirar el implante y comenzar el tratamiento desde cero es una realidad. Es esencial que los pacientes estén informados de esta posibilidad. Además, la formación de biofilms puede llevar a infecciones crónicas, lo que subraya la importancia de una intervención temprana y un seguimiento riguroso postoperatorio. La elección del material del implante, las técnicas quirúrgicas y el monitoreo postoperatorio son cruciales para minimizar estos riesgos.

Fuente: https://saludconciencia.com.ar/index.php/scc/article/view/27/30