Armia robotów zamiast szczoteczki i pasty

Fot. Pixabay; rgerber
Czy zamiast solidnie szczotkować zęby, co najmniej dwa razy dziennie, zaprzęgniemy do pracy miniroboty? Raczej nie. Jednak pomysł naukowców z University of Pennsylvania's ma rozwiązać inny, często dosłownie bolesny, problem. Ich wynalazek ma służyć bowiem do usuwania tzw. biofilmu z miejsc trudno dostępnych. Takich np. jak ludzkie zęby.

Biofilm to niewielkie skupiska bakterii i innych mikroorganizmów, które gromadzą się razem, łącząc się powierzchniami i tworząc tym samym trójwymiarowe struktury. Powstają wszędzie – nie tylko w naszych ustach jako płytka nazębna, ale na brudnych naczyniach, na skałach, w rurach, na sprzęcie chirurgicznym. Wszędzie tam, gdzie mikroorganizmy stykają się z płynami (np. ustrojowymi). Także na naszych zębach. A ponieważ jest to stosunkowo zwarta struktura, odporna jest na mechaniczne usuwanie, a przy okazji bardziej odporna na antybiotyki.

Biofilm
Biofilm gronkowca złocistego na cewniku. (źr. Wikipedia)

Tym, z którym najczęściej się spotykamy jest biofilm nazębny, zwany też płytką bakteryjną. Jeśli nie dość starannie czyścimy zęby, płytka bakteryjna ulega mineralizacji, zamieniając się w kamień. Usunąć może go dentysta, ale proces jest, łagodnie mówiąc, nieprzyjemny. Naukowcy The University of Pennsylvania School of Dental Medicine oraz School of Engineering and Applied Science wpadli na pomysł, by do usuwania biofilmów różnego rodzaju, w tym tego na naszych zębach, używać mikroskopijnej wielkości robotów.

Mikroroboty czyszczą szkiełko z biofilmu
Precyzyjnie sterowane mikroroboty czyszczą z biofilmu laboratoryjne szkiełko. (Fot: Geelsu Hwang i Edward Steager)

Inżynierowie już wcześniej wykorzystywali nanocząsteczki tlenku żelaza do budowy mikrorobotów, które mogliby zdalnie kontrolować za pomocą pól magnetycznych. Z kolei zespół dentystów zauważył, że cząsteczki tlenku żelaza mogą katalizować reakcję, która aktywując nadtlenek wodoru, uwalnia wolne rodniki, dzięki czemu zabija nawet najbardziej antybiotykooporne bakterie i rozbija biofilm. Dzięki wspólnej pracy obydwu zespołów powstało coś, co nazwane zostało katalitycznym robotem przeciwbakteryjnymi (CAR). Niewielkie nanocząsteczki tlenku żelaza formowane są w helikoidalny kształt.

Reklama

Połączone zespoły naukowców zaprojektowały i przetestował dwa rodzaje mikrorobotów. Pierwszy z nich to nanocząsteczki tlenku żelaza zawierzone w roztworze. Sterowane przez magnes, niczym pług, orzą powierzchnię biofilmu. Te przydają się do czyszczenia powierzchni względnie płaskich. Drugi to  umieszczenie nanocząsteczek w trójwymiarowych żelowych formach. Sprawdzają się w miejscach trudno dostępnych, takich jak wnętrza cewników albo kanały zębowe. Obydwa rodzaje CAR skutecznie niszczyły biofilm, a na dodatek potrafiły usunąć jego resztki z czyszczonej przestrzeni.

Mikroroboty w kanale zęba.
Obraz poklatkowy przedstawia jeden z robotów uformowanych w helikoidalny kształ, poruszający się się w kanale zęba (Fot: Alaa Babeer, Elizabeth E. Hunter, Hyun Koo; The University of Pennsylvania School of Dental Medicine)

„Istniejące metody leczenia biofilmów są nieskuteczne, ponieważ nie są w stanie jednocześnie zniszczyć bariery chroniącej bakterie, zabić osadzonych w niej bakterii i fizycznie usunąć produktów ulegających biodegradacji”- tłumaczy dr Hyun Koo z University of Pennsylvania’s School of Dental Medicine. „Tymczasem te roboty są w stanie wykonać wszystkie trzy jednocześnie bardzo skutecznie, nie pozostawiając śladu po biofilmie”.

Zespół naukowców rozpoczął już współpracę z Penn Center for Health, Devices and Technology, którego celem jest pomoc we wprowadzaniu nowych technologii medycznych do zastosowań klinicznych. Być może więc już niedługo, zamiast ultradźwiękowego i mechanicznego usuwania kamienia, dentyści będą mogli zastosować sterowane magnesem mikroroboty. Co oczywiście nie zwalnia nikogo z regularnego mycia zębów. | CHIP

0
Zamknij

Choć staramy się je ograniczać, wykorzystujemy mechanizmy takie jak ciasteczka, które pozwalają naszym partnerom na śledzenie Twojego zachowania w sieci. Dowiedz się więcej.