Les petites forces terrestres des robots minuscules peuvent enlever la plaque dentaire

Une visite au dentiste comporte type le grattement long et parfois désagréable avec les outils mécaniques pour enlever la plaque des dents. Que si, au lieu de cela, un dentiste a pu déployer de petites forces terrestres des robots minuscules enlever à avec précision et d'une façon non envahissante cet habillage ?

Une équipe des techniciens, des dentistes, et des biologistes de l'Université de Pennsylvanie a développé un équipage de nettoyage robotisé microscopique. Avec deux types de systèmes robotisés--on a conçu pour travailler aux surfaces et à l'autre pour faire fonctionner les espaces confinés intérieurs--les scientifiques ont prouvé que les robots avec l'activité catalytique pourraient habilement détruire des films biologiques, des regroupements collants des bactéries engrenées dans un échafaudage protecteur. De tels systèmes robotisés de film biologique-démontage ont pu être valeur dans un large éventail d'applications possibles, de maintenir des conduites d'eau et des cathéters propres à réduire le risque de carie, d'infections endodontiques, et de contamination d'implant.

Le travail, publié en robotique de la Science, a été abouti par Hyun (Michel) Koo de l'école du médicament dentaire et d'Edouard Steager de l'école du bureau d'études et de la science appliquée.

« C'était vraiment un synergique et interaction multidisciplinaire, » dit Koo. « Nous accroissons les compétences des microbiologistes et les clinicien-scientifiques ainsi que les techniciens pour concevoir le meilleur système microbien d'éradication possible. C'est important pour d'autres inducteurs biomédicaux faisant face à des films biologiques résistant à la drogue car nous approchons une ère de goujon-antibiotique. »

Le « traitement des films biologiques qui se produisent sur des dents exige beaucoup de travail manuel, de la part du consommateur et du professionnel, » ajoute Steager. « Nous espérons améliorer des options de demande de règlement ainsi que réduire la difficulté des soins. »

Les films biologiques peuvent surgir sur les surfaces biologiques, telles qu'en circuit une dent ou dans un joint ou sur des objectifs, comme des conduites d'eau, des implants, ou des cathéters. Partout où les films biologiques forment, il est notoirement difficile les retirer, comme modification collante qui retient les bactéries assure la protection contre des antimicrobiens.

Dans les anciens travaux, Koo et collègues ont effectué des progrès à décomposer la modification de film biologique avec un grand choix de méthodes d'extérieur-le-cadre. Une stratégie a été d'utiliser fer-oxyde-contenir les nanoparticles qui fonctionnent catalytiquement, activant le peroxyde de hydrogène pour relâcher les radicaux libres qui peuvent détruire des bactéries et détruire des films biologiques d'une mode visée.

Serendipitously, l'équipe de médicament dentaire de Penn a constaté que les groupes au bureau d'études de Penn abouti par Steager, Vijay Kumar, et Kathleen Stebe travaillaient avec une plate-forme robotisée qui a employé les nanoparticles très assimilés de fer-oxyde comme synthons pour des microrobots. Les techniciens règlent le mouvement de ces robots utilisant un champ magnétique, permettant une voie sans longe de les guider.

Ensemble, l'équipe de croix-école conçue, optimisée, et vérifiée deux types des systèmes robotisés, que le groupe appelle les robots antimicrobiens catalytiques, ou de véhicules, capables de dégrader et de retirer des films biologiques. Le premier concerne les nanoparticles de suspension de fer-oxyde dans une solution, qui peut alors être dirigée par des aimants pour retirer des films biologiques sur une surface d'une façon comme une charrue. La deuxième plate-forme nécessite d'inclure les nanoparticles dans des moulages de gel dans des formes en trois dimensions. Celles-ci ont été employées pour viser et détruire des films biologiques encrassant les tubes ci-joints.

Les deux types de bactéries effectivement détruites de véhicules, décomposé la modification qui les entoure, et retiré les saletés avec la haute précision. Après contrôle des robots sur des films biologiques s'élevant sur une surface en verre plat ou les tubes de verre ci-joints, les chercheurs ont essayé plus cliniquement une application appropriée : Retirer le film biologique des pièces de dur-à-extension d'une dent humaine.

Les véhicules pouvaient dégrader et retirer des films biologiques bactériens pas simplement d'une face dentaire mais d'une des la plupart des pièces de difficile-à-accès d'une dent, l'isthme, un couloir étroit entre les canaux radiculaires où les films biologiques se développent couramment.

« Les demandes de règlement existantes pour des films biologiques sont inutiles parce qu'elles sont incapabale de dégrader simultanément la modification protectrice, de détruire les bactéries encastrées, et de retirer matériel les produits biodégradés, » dit Koo. « Ces robots peuvent faire chacun des trois immédiatement très effectivement, laissant à aucune trace de film biologique quelque. »

En labourant loin les restes dégradés du film biologique, Koo dit, la possibilité de elle prenant la prise et les diminutions culture re considérablement. Les chercheurs envisagent diriger avec précision ces robots vers partout où ils doivent aller retirer des films biologiques, que ce soit l'intérieur d'un cathether ou des faces dentaires de ligne de flottaison ou difficiles à atteindre.

« Nous pensons aux robots en tant que systèmes robotisés qui agissent basés sur des informations activement recueillies, » dit Steager. Dans ce cas, il dit, « le mouvement du robot peut être avisé par des images du film biologique recueilli des microcameras ou d'autres modes d'imagerie médicale. »

Pour déménager l'innovation en bas de la route à l'application clinique, les chercheurs reçoivent le support du centre de Penn pour la santé, les dispositifs, et la technologie, une initiative supportée par l'École de Médecine de Perelman de Penn, bureau d'études de Penn, et le bureau du principal vice pour la recherche. Le Santé-Tech de Penn, car il a su, des récompenses sélectent les groupes interdisciplinaires avec le support produire des technologies neuves de santé, et le projet robotisé de plates-formes était l'un de ceux support attribué en 2018.

« L'équipe a un mouvement propre clinique grand du côté dentaire et une formation technique grande du côté de bureau d'études, » dit Victoria Berenholz, directeur exécutif de Santé-Tech de Penn. « Nous sommes ici pour les arrondir à l'extérieur du côté d'affaires. Ils ont réellement réalisé une fonction fantastique sur le projet. »