Тези променящи формата си микророботи могат да почистват зъбите ви

06 юли 2022 г

Разработени са микророботи, които могат да помогнат за лечение на кариес.

Изображение: Minjun Oh/Penn Dental Medicine

Роботизиран микророяк с промяна на формата може един ден да действа като четка за зъби, вода и конец за зъби в едно. Технологията, разработена от мултидисциплинарен екип в Университета на Пенсилвания, е готова да предложи нов и автоматизиран начин за изпълнение на обикновените, но критични ежедневни задачи като четкане и почистване с конец. Това е система, която може да бъде особено ценна за тези, на които им липсва ръчната сръчност да почистват зъбите си ефективно сами.

Градивните елементи на тези микророботи са наночастици от железен оксид, които имат както каталитична, така и магнитна активност. Използвайки магнитно поле, изследователите биха могли да насочат тяхното движение и конфигурация, за да образуват или подобни на четина структури, които измиват зъбната плака от широките повърхности на зъбите, или удължени струни, които могат да се плъзгат между зъбите като конец за зъби. И в двата случая каталитична реакция задвижва наночастиците да произвеждат антимикробни средства, които убиват вредните орални бактерии на място.

Експерименти, използващи тази система върху фалшиви и истински човешки зъби, показаха, че роботизираните възли могат да се приспособят към различни форми, за да елиминират почти лепкавите биофилми, които водят до кариес и заболяване на венците. Екипът на Penn сподели своите открития, установявайки доказателство за концепцията за роботизираната система в списанието ACS Nano.

„Рутинната грижа за устната кухина е тромава и може да представлява предизвикателство за много хора, особено за тези, които имат [a] трудно мият зъбите си“, казва Хюн (Мишел) Ку, професор в Училището по дентална медицина на Пен и съавтор на изследването.

„Трябва да измиете зъбите си, след това да почистите зъбите си с конец, след това да изплакнете устата си; това е ръчен, многоетапен процес. Голямото нововъведение тук е, че роботизираната система може да прави и трите по един автоматизиран начин без ръце.“

„Наночастиците могат да бъдат оформени и контролирани с магнитни полета по изненадващи начини“, казва Едуард Стийгър, старши изследовател в Училището по инженерство и приложни науки на Пен и съавтор.

„Ние образуваме влакна, които могат да се удължават, метят и дори да се прехвърлят напред-назад през пространство, подобно на конец за зъби. Начинът, по който работи, е подобен на това как роботизирана ръка може да протегне ръка и да почисти повърхност. Системата може да бъде програмирана да извършва автоматично сглобяването на наночастиците и управлението на движението.”

Нарушаване на технологията за грижа за устната кухина
„Дизайнът на четката за зъби е останал относително непроменен от хилядолетия“, казва Ку.

Докато добавянето на електрически двигатели повиши основния „формат на четина върху пръчка“, основната концепция остана същата. „Това е технология, която не е прекъсвана от десетилетия.“

„Няма значение дали имате прави зъби или неправилно подредени зъби, той ще се адаптира към различни повърхности“, добавя Ку. „Системата може да се настрои към всички кътчета и кътчета в устната кухина.

Изследователите оптимизираха движенията на микророботите върху малка плоча от подобен на зъби материал. След това те тестваха ефективността на микророботите при приспособяване към сложната топография на зъбната повърхност, междузъбните повърхности и линията на венците, използвайки 3D отпечатани модели на зъби, базирани на сканиране на човешки зъби от дентална клиника. Накрая те изпробваха микророботите върху истински човешки зъби, които бяха монтирани по такъв начин, че да имитират позицията на зъбите в устната кухина.

На тези различни повърхности изследователите установиха, че микророботичната система може ефективно да елиминира биофилмите, изчиствайки ги от всички откриваеми патогени. Наночастиците от железен оксид са одобрени от FDA за други употреби и тестове на образуванията на четина върху животински модел показват, че те не увреждат тъканта на венците.

Наистина системата е напълно програмируема; роботизаторите и инженерите на екипа използваха вариации в магнитното поле, за да настроят прецизно движенията на микророботите, както и да контролират твърдостта и дължината на четината.

Изследователите открили, че върховете на четините могат да бъдат направени достатъчно твърди, за да премахнат биофилмите, но достатъчно меки, за да се избегне увреждане на венците.

Приспособимият характер на системата, казват изследователите, може да я направи достатъчно нежна за клинична употреба, но и персонализирана, способна да се адаптира към уникалните топографии на устната кухина на пациента.

За да усъвършенства тази технология в клиниката, екипът на Penn продължава да оптимизира движенията на роботите и обмисля различни начини за доставяне на микророботите чрез устройства, монтирани в устата.

Те са нетърпеливи да видят как тяхното устройство помага на пациентите.

„Имаме тази технология, която е толкова или по-ефективна като миенето на зъбите с четка и конец, но не изисква ръчна сръчност“, казва Ку. „Бихме се радвали това да помогне на гериатричната популация и хората с увреждания. Вярваме, че това ще наруши настоящите модалности и значително ще подобри грижата за оралното здраве.“


.

Leave a Comment