20.09.2019
PL EN
30.04.2019 aktualizacja 30.04.2019

Armia mikrorobotów kontra płytka nazębna

Źródło: Fotolia Źródło: Fotolia

Maleńkie roboty mogą usuwać z powierzchni zębów bakteryjny biofilm – informuje pismo „Science Robotics”.

Typowym elementem wizyty u dentysty jest czasochłonny, a niekiedy nieprzyjemny zabieg mechanicznego usuwania płytki nazębnej. Dzięki współpracy zespołu Hyuna (Michela) Koo ze School of Dental Medicine oraz Edwarda Steagera of the School of Engineering and Applied Science University of Pennsylvania być może uda się go zastąpić działaniem niewielkiej armii miniaturowych robotów, usuwających płytkę w sposób precyzyjny i nieinwazyjny.

Wcześniejsze badania Koo i jego współpracowników pozwoliły osiągnąć postępy w rozbijaniu struktury biofilmu różnymi metodami. Jedną z nich było zastosowanie nanocząstek zawierających tlenek żelaza, które działają katalitycznie, aktywując nadtlenek wodoru w celu uwolnienia wolnych rodników, które mogą zabijać bakterie i niszczyć biofilmy w kontrolowany sposób.

W tym samym czasie inżynierowie z Penn Engineering pracowali nad platformą robotyczną, wykorzystującą bardzo podobne nanocząstki tlenku żelaza, jako elementy konstrukcyjne dla mikrorobotów, których ruchem można sterować za pomocą pola magnetycznego.

Tego rodzaju systemy usuwania biofilmu mogą się przydać w wielu zastosowaniach - od utrzymania rur wodociągowych i cewników urologicznych w czystości po zmniejszenie ryzyka próchnicy, infekcji endodontycznych i zanieczyszczenia implantu.

Połączywszy siły, naukowcy zaprojektowali, zoptymalizowali i przetestowali dwa typy systemów robotycznych, które zostały nazwane katalitycznymi robotami przeciwdrobnoustrojowymi (CAR), zdolnymi do degradacji i usuwania biofilmów. Pierwszy polega na zawieszeniu nanocząstek tlenku żelaza w roztworze, który następnie może być kierowany przez magnesy, aby usunąć biofilmy z powierzchni w sposób podobny do pługa. Druga platforma polega na osadzeniu nanocząstek w trójwymiarowych formach żelowych. Wykorzystano je do namierzania i niszczenia biofilmów w zamkniętych probówkach.

Oba rodzaje CAR skutecznie zabijają bakterie, niszczą otaczającą je macierz i z dużą precyzją usuwają zanieczyszczenia. Po przetestowaniu robotów na biofilmach rosnących na płaskiej powierzchni szklanej lub w zamkniętych szklanych probówkach, naukowcy spróbowali usuwania biofilmu z trudno dostępnych części ludzkiego zęba.

CAR były w stanie degradować i usuwać biofilmy bakteryjne nie tylko z powierzchni zęba, ale z jednej z najtrudniejszych do oczyszczenia części zęba – cieśni pomiędzy kanałami korzeniowymi, gdzie często rosną biofilmy. Potrafiły jednocześnie niszczyć biofilm, zabijać osadzone w nim bakterie i fizycznie usuwać biodegradowane produkty. Dzięki temu mniejsze były szanse odtworzenia się biofilmu.

Jak zaznaczają autorzy, chociaż tego rodzaju roboty są bardzo proste, mogą być częścią automatycznego systemu podejmującego działania na podstawie aktywnie zebranych informacji. Ich ruchy mogą być sterowane w oparciu o analizę obrazów biofilmu zebranych przez mikrokamery lub inne systemy obrazowania medycznego.(PAP)

Autor: Paweł Wernicki

pmw/ ekr/

Copyright © Fundacja PAP 2019