Формопреобразующие микророботы могут чистить зубы щеткой и нитью

Многофункциональный рой формопреобразующих микророботов, управляемый магнитным полем, может стать автоматизированной заменой зубной щетки, ополаскивателя и зубной нити. Технология, разработанная междисциплинарной командой Пенсильванского университета, особенно ценна для людей с ограниченной мануальной ловкостью.

Основу микророботов составляют наночастицы оксида железа (Fe_xO_y), обладающие каталитической и магнитной активностью. С помощью магнитного поля исследователи управляют их движением и конфигурацией, формируя либо щетиноподобные структуры для очистки поверхностей зубов, либо удлиненные нити для проникновения в межзубные промежутки. Параллельно каталитическая реакция с участием наночастиц запускает производство антимикробных агентов (свободных радикалов из перекиси водорода H₂O₂) для уничтожения вредных бактерий непосредственно в месте обработки.

Эксперименты на искусственных и настоящих человеческих зубах показали, что роботизированные сборки адаптируются к различным формам и почти полностью устраняют липкие биопленки, вызывающие кариес и болезни десен. Результаты, подтверждающие концепцию системы, опубликованы в журнале ACS Nano.

Ключевые преимущества системы:

• Автоматизация: Объединяет три этапа ухода (чистка, использование нити, полоскание) в один безручный процесс.
• Адаптивность: Система адаптируется к любой топографии полости рта, включая неровные зубы, межзубные промежутки и линию десен.
• Безопасность: Наночастицы оксида железа одобрены FDA для других применений. Жесткость щетинок можно программировать, чтобы они удаляли биопленки, не повреждая ткани десен (подтверждено тестами на животных моделях).
• Эффективность: На всех протестированных поверхностях система эффективно устраняла биопленки, очищая их от всех обнаруживаемых патогенов.

Исследователи из Центра инноваций и прецизионной стоматологии (CiPD) Пенсильванского университета оптимизировали движения микророботов, используя 3D-модели зубов и реальные человеческие зубы. Технология полностью программируема: вариации магнитного поля позволяют точно настраивать движения, жесткость и длину щетинок.

Для внедрения в клинику команда продолжает оптимизировать движения роботов и изучает способы их доставки с помощью индивидуальных капп. Цель — помочь пожилым людям и пациентам с ограниченными возможностями, предложив технологию, не требующую мануальной ловкости, но столь же или более эффективную, чем традиционная чистка щеткой и нитью.