據(jù)外媒報道，一群微型機器人在你的口腔內(nèi)快速移動清潔你的牙齒，這可能聽起來是一個令人不安的想法，但它可能是處理覆蓋在我們牙齒上粘性細菌生物、水管、導管等難以清潔的臟東西的最有效方法之一。
生物膜是由微生物、細菌和其他微生物組成的小群落，它們被描述為微型微生物城市，作為微小協(xié)調(diào)社區(qū)發(fā)揮作用。它們幾乎能在任何一處形成－－不只是我們嘴巴里的牙菌斑還有像臟盤子、巖石、管道、手術(shù)設備、任何液體跟微生物相遇的地方－－而當細菌聚集在這些黏糊糊的膜上時，它們則會變得比平時更抗菌。并且它們很難被破壞屌－－這也是為什么牙醫(yī)需要花那么長的時間來掛掉我們牙齒上的牙菌斑沉積物，這是一個既繁瑣又不舒服的過程。
為此，來自賓夕法尼亞大學牙科醫(yī)學院和工程與應用科學學院的科研人員展開了一項跨學科研究，他們著手研究如何利用微型犁式機器人來分解生物膜并清潔不同的表面。
據(jù)悉，uPenn解決方案用到了氧化鐵納米粒子，而這是工程團隊和牙醫(yī)團隊在進行的互補項目中偶爾發(fā)現(xiàn)。其中，工程師團隊發(fā)現(xiàn)可以利用氧化鐵粒子打造能夠用磁場遠程控制的微型機器人，牙醫(yī)團隊則發(fā)現(xiàn)氧化鐵粒子可以催化激活過氧化氫的反應進而釋放出自由基、殺死最耐抗生素的細菌以及破壞生物膜。于是一個協(xié)作的研究將兩個技術(shù)結(jié)合了起來，也就有了這個叫做催化抗菌機器人（CAR）－－小氧化鐵納米粒子被鑄入了螺旋轉(zhuǎn)設備里，然后進行清除生物膜測試。
首先，研究小組將CAR懸浮在溶液中然后通過磁力引導它們轉(zhuǎn)向精準清潔的平面玻璃表面和封閉玻璃管內(nèi)。結(jié)果，微型機器人不僅降解并分解了生物膜，還將降解的粘稠物拖出去，不留任何生物膜在清潔對象里。
隨后，團隊又在人類牙齒上進行了測試，最后他們發(fā)現(xiàn)CAR不僅能夠有效清潔牙齒表面而且還能清潔日常較難清潔到的區(qū)域。更重要的是，當將生物膜分解并從口腔中清除出去之后，新生物膜的形成就會變得更加困難。
新墨西哥大學牙科醫(yī)學院的Hyun （Michel） Koo指出，現(xiàn)有的生物膜治療被證明是無效的，因為它們不能同時降解保護基質(zhì)、殺死嵌入的細菌并從物理層面上清潔掉生物降解產(chǎn)物，而這三件事機器人都能做到，并且還不會留下任何生物膜的痕跡。
為了將這一技術(shù)應用于臨床，研究團隊已經(jīng)開始跟賓夕法尼亞大學健康、設備和技術(shù)中心合作。另外該團隊還表示，他們的系統(tǒng)還可以在降低植入物污染風險、保持水管和導管清潔等領域也找到應用。
相關(guān)研究報告已發(fā)表在《 Science Robotics 》上。
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