脑植入物在恢复瘫痪、癫痫和其他神经系统疾病患者的功能方面具有巨大潜力。但凯斯西储大学的一组研究人员发现，植入医疗设备后，细菌可以侵入大脑，导致炎症并降低设备的长期有效性。
这项研究发表在《自然通讯》上，为改善脑植入物的长期成功提供了目标。杰夫·卡帕多纳（Jeff Capadona）是凯斯西储大学的创新副校长、生物医学工程唐奈尔研究所教授，也是克利夫兰退伍军人事务医疗中心的高级研究职业科学家。他表示：“了解细菌在植入物性能和脑健康中的作用可能会彻底改变这些设备的设计和维护方式。”
卡帕多纳实验室领导了这项研究，他们检查了植入微电极的小鼠模型的大脑中的细菌DNA。令他们惊讶的是，研究人员发现与肠道相关的细菌进入了大脑。这一发现表明，植入设备可能破坏了所谓的“血脑屏障”，从而使微生物得以进入。
乔治·霍弗林（George Hoeferlin）是该研究的主要作者，他曾是卡帕多纳实验室的生物医学工程研究生。他说：“这是一个颠覆性的发现。几十年来，该领域一直关注身体对这些植入物的免疫反应，但我们的研究表明，细菌——其中一些来自肠道——也在这些设备周围的炎症中起着作用。”
在研究中，接受抗生素治疗的小鼠模型显示细菌污染减少，植入设备的性能有所提高——尽管长时间使用抗生素证明是有害的。
这一发现的影响不仅限于设备失效。在大脑中发现的一些细菌与阿尔茨海默病、帕金森病和中风等神经疾病有关。
卡帕多纳说：“如果我们没有识别或解决这种植入后果，我们可能会造成比修复更多的伤害。”他补充道：“这一发现强调了迫切需要开发一种永久策略来防止植入物引起的细菌入侵，而不仅仅是事后处理炎症。我们对这一过程了解得越多，就能更好地设计出安全有效的植入物。”
卡帕多纳的实验室现在正在扩展研究，以检查其他类型的脑植入物（如用于治疗脑积水的脑室分流器）中的细菌。研究团队还检查了一位植入脑部设备的人类受试者的粪便样本，并发现了类似的结果。
博卢·阿吉博耶（Bolu Ajiboye）是凯斯工程学院和医学院罗伯特和布伦达·艾肯教授，也是克利夫兰退伍军人事务医疗中心的科学家。他说：“这一发现强调了细菌入侵不仅是一个实验室现象，而且是一个临床相关的问题。通过我们在CWRU和VA之间强大的转化管道，我们现在正在研究这一发现如何直接贡献于更安全、更有效的神经植入策略，以造福患者。”
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