Вместо стоматологов? Созданы микророботы, которые качественно очищают зубы

Точно и эффективно: созданы микророботы, которые очищают биоплёнку. На снимке они устраняют её со стеклянной пластины.

Фото Geelsu Hwang и Edward Steager.

Роботы могут справиться с биоплёнками даже в труднодоступных местах.

Фото Alaa Babeer, Elizabeth E. Hunter и Hyun Koo.

Возможно, в скором времени люди доверят чистку зубов не стоматологам, а крошечным роботам. Последние помогут справиться с липкими биоплёнками, покрывающими наши зубы.

Группа инженеров, биологов и стоматологов из Пенсильванского университета разработала микроскопическую роботизированную "бригаду уборщиков". Они помогают справиться с налётом как на поверхностях, так и в труднодоступных местах.

Поясним, что биоплёнка – это целый конгломерат микроорганизмов, клетки которых соединены между собой. Накапливаясь, эти микроорганизмы начинают разрушать поверхность зуба, что приводит к развитию гингивита, кариеса, пародонтоза и других заболеваний. К слову, такая биоплёнка образуется не только на зубах, но и на грязной посуде, в канализационных трубах и на хирургическом оборудовании.

Устранить "микробные сообщества" довольно трудно, поэтому стоматологи тратят много времени на удаление налёта, образующегося на зубах. И этот процесс у многих пациентов вызывает не самые приятные ощущения.

Недавно американские учёные предложили нестандартный метод разрушения таких биоплёнок. Одна команда предложила стратегию, которая заключалась в использовании наночастиц, содержащих оксид железа. Последние усиливают активность перекиси водорода — распространённого природного антисептика. Активированная перекись водорода представляет собой свободные радикалы, которые одновременно разрушают структуру биоплёнки и убивают бактерии.

По счастливой случайности другая команда из этого же университета работала с роботизированной платформой, которая использовала очень похожие наночастицы в качестве строительных блоков для микророботов. Инженеры контролируют движение этих роботов с помощью магнитного поля.

Объединив свои усилия, специалисты разработали, оптимизировали и протестировали два типа роботизированных систем. Они назвали их CARs (аббревиатура от Catalytic Antimicrobial Robots, или "Каталитические антимикробные роботы"). Учёные показали, что микророботы способны уничтожать и удалять биоплёнки.

Роботы могут справиться с биоплёнками даже в труднодоступных местах.
Роботы могут справиться с биоплёнками даже в труднодоступных местах.
Фото Alaa Babeer, Elizabeth E. Hunter и Hyun Koo.

Сначала учёные протестировали роботов на биоплёнках, растущих на плоской стеклянной поверхности и в закрытых стеклянных трубках. Оба типа CARs эффективно убивали бактерий, разрушали матрицу, которая их окружала, и удаляли мусор с высокой эффективностью.

Затем специалисты проверили, как CARs удаляют биоплёнки в труднодоступных частях человеческого зуба. Оказалось, что они смогли уничтожить и удалить биоплёнки с поверхности зуба, а также справиться с поставленной задачей в одной из самых труднодоступных частей зуба: тесном пространстве между корневыми каналами, которое так нравится бактериям.

"Существующие методы удаления биоплёнок неэффективны, потому что они неспособны одновременно уничтожать защитную матрицу, убивать бактерий и удалять биоразлагаемые продукты. А эти роботы могут делать всё сразу и делать это очень качественно, не оставляя после себя никаких следов биоплёнки", – говорит один из авторов работы Хюн Ко (Hyun Koo).

По мнению учёных, CARs могут найти применение и в других областях: например, в очищении водопроводных труб и катетеров.

Научная статья по итогам исследования опубликована в издании Science Robotics.

К слову, ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о создании стоматологического материала для "вечных" пломб, который также убивает бактерии.