Армия микророботов почистит зубы лучше любой зубной щетки — Роботех

Армия микророботов почистит зубы лучше любой зубной щетки

Визит к стоматологу обычно требует много времени, а иногда и сопровождается неприятными процедурами по удалению зубного налета. А что, если вместо этого стоматолог сможет с помощью армии крошечных роботов точно и неинвазивно удалить зубные камни и налет?

Команда инженеров, стоматологов и биологов из Университета Пенсильвании разработала микроскопическую команду роботов-уборщиков. С двумя типами роботизированных систем — одна предназначена для работы на поверхностях, а другая для работы в замкнутых пространствах — ученые показали, что роботы с каталитической активностью могут умело уничтожать биопленки, липкие соединения бактерий. Такие роботизированные системы удаления биопленки могут быть полезны в широком спектре потенциальных применений, от поддержания чистоты водопроводных труб и катетеров до снижения риска разрушения зубов и загрязнения имплантатов.

Работой, опубликованной в Science Robotics , руководили Хюн (Мишель) Ку из Школы стоматологии и Эдвард Стигер из Школы инженерии и прикладных наук.

«Для удаления биопленок, возникающих на зубах, требуется много ручного труда, как со стороны потребителя, так и профессионала. Мы надеемся улучшить варианты лечения, а также уменьшить сложность ухода», — говорит Стигер. 

Биопленки могут возникать на биологических поверхностях, например, на зубах, на суставах или на предметах, таких как водопроводные трубы, имплантаты или катетеры. Везде, где образуются биопленки, их, как известно, трудно удалить, так как липкая матрица, которая удерживает бактерии, обеспечивает защиту от антимикробных агентов.

В предыдущей работе Ку и его коллеги добились успехов в разрушении матрицы биопленки с помощью различных нестандартных методов. Одной из стратегий было использование наночастиц, содержащих оксид железа. Они активирвоали перекись водорода для высвобождения свободных радикалов, которые могут убивать бактерии и целенаправленно уничтожать биопленки.

По счастливой случайности команда стоматологов обнаружила, что группы в Penn Engineering работали с роботизированной платформой, которая использовала очень похожие наночастицы оксида железа в качестве строительных блоков для микророботов. Инженеры управляют движением этих роботов с помощью магнитного поля.

Команды ученых объединились, чтобы оптимизировать и протестировать два типа роботизированных систем, которые они называли каталитическими антимикробными роботами, или CAR, способными разлагать и удалять биопленки. Первая включает растворение наночастиц оксида железа в растворе, который затем может быть направлен магнитами для удаления биопленок на поверхности зубаа. Вторая платформа предполагает встраивание наночастиц в гелевые формы. Они использовались, чтобы разрушать биопленки, забивающие закрытые трубы.

Оба типа CAR эффективно убивали бактерии, разрушали матрицу, которая их окружала, и удаляли мусор с высокой точностью. После тестирования роботов на биопленках, растущих на плоской стеклянной поверхности или в закрытых стеклянных пробирках, исследователи опробовали более клинически значимое применение: удаление биопленки из труднодоступных частей человеческого зуба.

CAR были способны разлагать и удалять бактериальные биопленки не только с поверхности зуба, но и с одной из самых труднодоступных частей зуба, перешейка, узкого коридора между корневыми каналами, где обычно растут биопленки.

«Существующие способы обработки биопленок неэффективны, потому что они не способны одновременно разрушать защитную матрицу, убивать внедренные бактерии и физически удалять биоразлагаемые продукты. Эти роботы могут выполнять все три вида работ одновременно очень эффективно, не оставляя следов биопленки», — говорит Ку. 

Add a Comment

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *