“一队微型机器人可以消灭牙菌斑”

对牙科医生的访问需要时间从牙齿上去除牙菌斑，有时还包括令人不快的伤口和机械工具。 相反，如果牙科医生引入小型机器人的一部分，可以准确、非侵入地去除哪些沉积物呢？

宾夕法尼亚大学的工程师、牙科医生和生物学家小组开发了微型机器人清洁工。 有两种机器人系统。 一个是用于表面工作的设计，另一个是用于狭窄空之间工作的设计。 科学家表示，具有催化活性的机器人干扰生物膜，破坏生物膜，附着在保护脚手架上的细菌混合物。 这个机器人生物膜去除系统从保持水管和导管的清洁到降低蛀牙、牙髓感染、植入物污染的风险，可能有广泛的潜在应用价值。

该研究发表在science robotics上，由牙科医学院的hyun(michel ) koo和工程与应用科学学院的edward steager领导。

这是真正的协同和多学科交流，koo说。 我们利用微生物学家、临床医生和工程师的专业信息设计最好的微生物根除系统。 这对我们接近抗生素后时代的耐药性生物膜的其他生物医学行业很重要。

治疗牙齿生物膜需要很多手工操作，无论是客户还是专家，steager都补充道。 我们想改善治疗方案，降低护理难度。

生物膜可以出现在牙齿、关节、水管、植入物、导管等物体的表面。 众所周知，每次形成生物膜时，保持细菌的粘性基质都会为微生物剂提供保护，因此难以去除。

在以前的工作中，koo及其同事在用各种开箱后不久的做法破坏生物膜基质方面取得了进展。 一种策略是采用含氧化铁的纳米粒子，通过其催化作用激活过氧化氢，释放出比较能杀灭细菌、破坏生物膜的自由基。

偶然间，宾夕法尼亚大学牙科医学团队采用了由steager、vijay kumar、kathleen stebe领导的penn工程团队采用非常相似的氧化铁纳米粒子作为微型机器人的构建块的机器人平台 工程师利用磁场控制这些机器人的运动，允许无绳系统诱惑它们。

跨该学校团队共同设计，优化并测试了两种可以分解生物膜去除的催化抗菌机器人或称为car的机器人系统。 第一种方法是将氧化铁纳米粒子悬浮在溶液中后，通过吸引到磁铁上，将表面的生物膜以缝隙状除去。 第二阶段需要将纳米粒子嵌入三维形状的凝胶模中。 用于瞄准和破坏堵塞封闭管的生物膜。

两种类型的car都能比较有效地杀灭细菌，破坏周围的基质，从而高精度地去除碎片。 对生长在平板玻璃表面和封闭玻璃管上的生物膜进行机器人测试后，我们尝试了更具有临床相关性的应用，即从不易接触的人类牙齿部位去除生物膜。

car不仅可以从牙齿表面分解去除细菌生物膜，还可以从牙齿最难进入的部位之一峡谷、生物膜一般生长的根管之间的狭窄通道分解去除细菌生物膜。

生物膜现有的解决方法无效。 因为不能分解保护基质，杀死嵌入的细菌，不能物理清除生物降解产品。 koo说。 这些机器人不会留下生物膜的痕迹，可以非常有效地完成。

koo说，通过排除生物膜退化残留物，成功和再增长的可能性大大降低。 研究人员设想，无论是导管内部、水线、难以接触的牙齿表面，还是需要清除生物膜的任何地方，都会准确地诱惑这些机器人。

我们将机器人视为自动化系统，并根据积极收集的新闻采取行动，steager说。 他说，在这种情况下，机器人的动作可以从显微镜和其他医疗图像模式收集到的生物膜图像中得知。

为了将创新付诸临床应用，得到宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院、宾夕法尼亚大学工程学院和研究副教务长办公室支持的宾夕法尼亚健康、设备和技术中心的支持。 。 众所周知，penn health-tech为选定的跨学科团体构建新的健康技术提供了支持，机器人平台项目是每年支持的项目之一。

该团队在牙科方面有良好的临床背景，在工程方面有良好的技术背景，彭尼健康-技术执行董事victoria berenholz说。 我们来这里是为了处理这个问题。 他们在这个项目上做得很好。