Formwandelnde Mikrobot-Schwärme, die von Wissenschaftlern zum „freihändigen“ Zähneputzen verwendet wurden

Neue formwandelnde Roboter-Mikroschwärme können klebrigen Biofilm entfernen Zähne in einem Fortschritt, der zu einer neuen Freisprechtechnologie für eine All-in-One-Zahnbürste, Spülung und Zahnseide führen könnte, sagten die Forscher.

Das neuartige Freisprechsystem könnte die Behandlung und Entfernung von Karies verursachenden Personen automatisieren Bakterien und Zahnbelag, zeigte eine Proof-of-Concept-Studie, die letzte Woche in der Zeitschrift veröffentlicht wurde ACS-Nano.

Diese Mikrobotshergestellt aus ultrakleinen Eisenoxid-Nanopartikeln, haben sowohl katalytische als auch magnetische Aktivität und könnten so gesteuert werden, dass sie borstenähnliche Strukturen bilden, die Zahnbelag von den breiten Oberflächen der Zähne entfernen, sagten Forscher der Universität von Pennsylvania in den USA.

Die Roboter-Mikroschwärme könnten auch so gelenkt werden, dass sie längliche Fäden bilden, die wie Zahnseide zwischen den Zähnen gleiten können.

In diesen beiden Formationen treibt eine katalytische Reaktion die winzigen Partikel dazu, antimikrobielle Mittel zu produzieren, die schädliche Mundbakterien vor Ort abtöten.

„Sie müssen Ihre Zähne putzen, dann Zahnseide verwenden und dann Ihren Mund ausspülen; es ist ein manueller, mehrstufiger Prozess. Die große Innovation hier ist, dass das Robotersystem alle drei auf eine einzige, freihändige und automatisierte Weise ausführen kann“, sagte Hyun (Michel) Koo, ein Co-Autor der Studie von der University of Pennsylvania.

Die Forscher sagten, die Nanopartikel könnten auf „überraschende Weise“ mit Magnetfeldern geformt und kontrolliert werden.

„Wir bilden Borsten, die sich ausdehnen, fegen und sogar über einen Raum hin und her bewegen können, ähnlich wie bei Zahnseide. Die Funktionsweise ähnelt der eines Roboterarms, der eine Oberfläche ausstreckt und reinigt. Das System kann so programmiert werden, dass es die Nanopartikel-Montage und Bewegungssteuerung automatisch durchführt“, sagte Edward Steager, ein weiterer Co-Autor der Studie.

Die Microbot-Schwärme können sich an unterschiedliche Oberflächen anpassen, sich an „alle Ecken und Winkel“ in der Mundhöhle anpassen und sogar an Zahnfehlstellungen arbeiten.

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In der Forschung optimierten die Wissenschaftler die Bewegungen der Mikroroboter auf einer kleinen Platte aus zahnähnlichem Material und testeten sie auch auf interdentalen Oberflächen und dem Zahnfleischrand mit 3D-gedruckten Zahnmodellen, die auf Scans echter menschlicher Zähne basieren.

Die Forscher testeten die Mikroroboter auch an echten menschlichen Zähnen, die so montiert waren, dass sie die Position der Zähne in der Mundhöhle nachahmten.

Sie sagten, das Microbot-System könne Biofilme effektiv eliminieren und sie von allen nachweisbaren Krankheitserregern befreien.

In weiteren Studien hoffen die Wissenschaftler, die Bewegungen der Roboter zu optimieren, und erwägen verschiedene Möglichkeiten, die Mikroroboter durch mundanpassende Geräte einzuführen.

„Wir würden gerne sehen, dass dies der geriatrischen Bevölkerung und Menschen mit Behinderungen hilft. Wir glauben, dass es die derzeitigen Modalitäten stören und die Mundgesundheitspflege erheblich voranbringen wird“, sagte Dr. Koo.

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