Новейшие микророботы оказались эффективнее зубных щёток

На приёме у стоматолога довольно часто можно услышать, что вы неправильно ухаживаете за полостью рта. Но, на деле, кому-то для этого элементарно не хватает времени, а кому-то, особенно людям преклонного возраста или с ограниченными возможностями, — ловкости рук.

Проблему может решить так называемый роботизированный микророй — технология, разработанная командой специалистов из Пенсильванского университета. О подробностях разработки можно прочитать в журнале ACS Nano.

Революция в уходе за зубами

"Конструкция зубной щётки оставалась относительно неизменной на протяжении тысячелетий, — прокомментировал ситуацию один из соавторов исследования, профессор кафедры ортодонтии и отделений общественной гигиены полости рта и детской стоматологии в школе Пенна, и содиректор Центра инноваций и точной стоматологии (CiPD) Хюн (Мишель) Ку. — Хотя, добавление электродвигателей повысило базовый формат "щетина на палочке”, основная концепция осталась прежней. Это технология, которая не менялась десятилетиями".

И вот, похоже, наконец-то произошёл прорыв. Правда, изначально исследовательские группы Penn Dental Medicine и Penn Engineering независимо друг от друга изучали свойства наночастиц оксида железа. При этом, команду профессора Ку заинтересовала каталитическая активность наночастиц. Оказалось, они способствуют активации перекиси водорода, что, в свою очередь, ведёт к высвобождению свободных радикалов, убивающих бактерии.

В то же время, старший научный сотрудник Школы инженерии и прикладных наук Университета Пенна Эдвард Стигер вместе со своими коллегами, деканом университета Виджаем Кумаром и ещё одним содиректором CiPD Кэтлин Стебе, рассматривали наночастицы как возможные строительные блоки для создания микророботов. Узнав о сходстве проектов, обе команды решили объединиться. При поддержке со стороны Penn Health Tech и Национального института стоматологических и черепно-лицевых исследований при Национальном институте здравоохранения была создана соответствующая платформа.

Только открой рот…

Микророботы, разработанные командой экспертов, состоят из наночастиц оксида железа, которые обладают свойствами каталитической и магнитной активности. За счёт этого они могут трансформироваться в различные конфигурации, выполняющие по необходимости функции то зубной щётки, то зубной нити, то ополаскивателя для зубов. Но в каждом случае будет происходить реакция катализа, которая станет на месте убивать вредные микроорганизмы в полости рта.

"Принцип работы аналогичен тому, как робот-манипулятор может протянуть руку и очистить поверхность, — говорит Стигер. — Систему можно запрограммировать на выполнение таких действий. Сборка наночастиц и управление движением происходят автоматически".

"Обычный уход за полостью рта утомителен и может создавать проблемы для многих людей, особенно для тех, кому трудно чистить зубы, — полагает профессор Ку. — Вы должны чистить зубы, затем чистить зубы зубной нитью, затем полоскать рот; это ручной многоэтапный процесс. Большая инновация здесь заключается в том, что роботизированная система может выполнять все три действия одним автоматическим способом без помощи рук".

Опыты оказались успешными!

Первые эксперименты проводились на небольшой пластине зубчатого материала. На следующем этапе использовались искусственные модели, напечатанные на 3D-принтере на основе сканов реальных человеческих зубов, сделанных в стоматологической клинике. И, наконец, испытания провели на настоящих зубах, которые, хотя и не находились во рту человека, но были установлены таким образом, чтобы имитировать положение зубов в ротовой полости.

Во всех случаях оказалось, что система микророботов способна эффективно устранять биоплёнки на зубах и дёснах, производя очистку от патогенных микроорганизмов.

Кстати, ранее наночастицы оксида железа были одобрены Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов для других целей. К тому же, опыты на животных моделях показали, что при использовании технологии не повреждается ткань десны.

Также систему можно настроить в персональном порядке: она вполне способна адаптироваться к "географии" ротовой полости каждого человека. Между тем, разработчики продолжают трудиться над её оптимизацией.

"Мы считаем, что это изменит существующие методы и значительно улучшит уход за полостью рта", — заявляют они.