Resumen de Tratamiento de la Neumonía Asociada a la Ventilación Mecánica: cofactor de mortalidad en pacientes COVID-19 positivos: Proyecto del Programa de Articulación y Fortalecimiento Federal de las Capacidades en Ciencia y Tecnología Covid-19

Patricia L. Schilardi, Diego E. Pissinis

• español

  La infección por Sars-CoV-2 produce diversos cuadros clínicos, que incluyen la infección asintomática, enfermedad leve del tracto respiratorio superior y neumonía viral grave con insuficiencia respiratoria e incluso la muerte. La necesidad de internación de los pacientes más comprometidos introduce una complicación adicional, que es el riesgo de adquirir una infección intrahospitalaria. Entre éstas, la neumonía asociada a la ventilación mecánica (NAV) es una de las más frecuentes en las Unidades de Cuidados Intensivos (UCI) y actualmente es una complicación en el cuadro clínico de pacientes COVID-19 positivos que necesitan asistencia de respiración mecánica. La prevención de la NAV es crucial para eliminar este cofactor de morbimortalidad, así como disminuir los costos asociados a la atención de salud (tiempo de internación, antibióticos, elementos descartables, etc.).

  La NAV ocurre en pacientes que son ventilados por un tubo endotraqueal o por traqueotomía, como respuesta del huésped a la invasión bacteriana. Los pacientes con ventilación mecánica están inconscientes y no hay eliminación de las secreciones en la orofaringe, generando un aumento de la flora oral normal. Los microorganismos colonizadores pasan a lo largo del tubo traqueal formando biofilms en la parte interna y externa del mismo particularmente en la región cercana al bulbo. Finalmente, estos microorganismos son capaces de alcanzar las vías aéreas distales superando la respuesta inmune del huésped y generando neumonía. La propuesta de este trabajo consiste en modificar la superficie de los tubos endotraqueales con agentes antimicrobianos que inhiban la adhesión y proliferación bacteriana actuando como coadyuvantes de los antibióticos administrados por vía sistémica.

  El objetivo general de este trabajo es contribuir a la prevención de la NAV por medio de la funcionalización de las superficies interna y externa del tubo endotraqueal empleado en la ventilación mecánica. La modificación se realiza mediante el depósito de una delgada película de hidrogeles biocompatibles y biodegradables cargados con agentes antimicrobianos convencionales (antibióticos) y no convencionales (nanopartículas de plata, AgNPs) para combatir la formación de los biofilms bacterianos que generan la NAV. Los hidrogeles proporcionan control espacial y temporal sobre la liberación de los agentes terapéuticos debido a su degradabilidad controlable y capacidad para proteger a los medicamentos lábiles, permitiendo, además, alcanzar concentraciones locales superiores a las obtenidas por administración sistémica. Para alcanzar los objetivos, se ha optimizado la síntesis de un hidrogel en base a polietilenglicol capaz de adherirse fuertemente a la superficie de cloruro de polivinilo del tubo endotraqueal. Se logró recubrir la superficie del tubo con el hidrogel, comprobándose una buena estabilidad mecánica tanto para el hidrogel deshidratado como para el mismo hidratado. Se analizaron diferentes rutas de incorporación de los agentes antimicrobianos, encontrándose que la más adecuada es el agregado de éstos al polímero precursor del hidrogel. Los hidrogeles modificados con AgNPs presentan características de adhesión y estabilidad similares a las de los hidrogeles sin modificar. Al momento de escribir este trabajo se están llevando cabo los experimentos tendientes a determinar la capacidad antimicrobiana de las superficies modificadas.

• English

  Sars-CoV-2 infection produces a variety of clinical pictures, including asymptomatic infection, mild upper respiratory disease, and severe viral pneumonia with respiratory failure and even death. The need for hospitalization of the most compromised patients introduces an additional complication, which is the risk of acquiring a hospital infection. Among these, ventilator-associated pneumonia (VAP) is one of the most frequent in Intensive Care Units (ICU) and is currently a complication in the clinical picture of positive COVID-19 patients who need mechanical respiration assistance. The prevention of VAP is crucial to eliminate this cofactor of morbidity and mortality, as well as to reduce the costs associated with health care (long-term care hospitalization, antibiotics, disposable items, etc.).

  VAP occurs in patients who are ventilated by an endotracheal tube or tracheotomy, as a host response to bacterial invasion. Patients on mechanical ventilation are unconscious and there is no elimination of secretions in the oropharynx, resulting in an increase in normal oral flora. The colonizing microorganisms pass along the tracheal tube forming biofilms in the internal and external part of the tube, particularly in the region near the bulb. Finally, these microorganisms can reach the distal airways overcoming the immune response of the host and generating pneumonia. The proposal of this work consists of modifying the surface of endotracheal tubes with antimicrobial agents that inhibit bacterial adhesion and proliferation acting as adjuvants of systemically administered antibiotics.

  The general objective of this work is to contribute to the prevention of VAP through the functionalization of the internal and external surfaces of the endotracheal tube used in mechanical ventilation. The modification is carried out by depositing a thin film of biocompatible and biodegradable hydrogels loaded with antibiotics and non-conventional antimicrobial agents (silver nanoparticles, AgNPs) to inhibit the formation of bacterial biofilms generating NAV. Hydrogels provide spatial and temporal control over the release of therapeutic agents due to their controllable degradability and ability to protect labile drugs. In addition, higher antibiotic local concentration than those obtained by systemic administration can be reached. To achieve these objectives, the synthesis of a hydrogel based on polyethylene glycol which is capable of strongly adhere to the polyvinyl chloride surface of the endotracheal tube has been optimized. It was possible to cover the surface of the tube with the hydrogel, which showed good mechanical stability for both the dehydrated hydrogel and the hydrated one. Different routes of incorporation of antimicrobial agents were investigated, finding that the most suitable is the addition of these agents to the precursor polymer of the hydrogel. Hydrogels loaded with AgNPs have similar adhesion and stability to the unloaded hydrogels. Experiments are being carried out to determine the antimicrobial capacity of these modified surfaces.