Il piccolo esercito dei robot minuscoli può eliminare la placca batterica

Una visita al dentista comprende tipicamente il raschio che richiede tempo ed a volte sgradevole con gli strumenti meccanici per eliminare la placca dai denti. Che cosa se, invece, un dentista ha potuto spiegare un piccolo esercito dei robot minuscoli a precisamente e non invadente eliminare quell'accumulazione?

Un gruppo degli ingegneri, dei dentisti e dei biologi dall'università della Pennsylvania ha sviluppato una squadra di pulizia robot microscopica. Con due tipi di sistemi robot--si ha progettato per lavorare alle superfici e l'altro per gestire l'interno ha limitato gli spazi--gli scienziati hanno indicato che i robot con attività catalitica potrebbero distruggere abilmente i biofilms, amalgamazioni appiccicose dei batteri avviluppati in un'armatura protettiva. Tali sistemi robot di biofilm-rimozione hanno potuto essere utili in una vasta gamma di applicazioni potenziali, dalla conservazione le tubature dell'acqua e dei cateteri puliti a diminuire il rischio di carie dentaria, di infezioni endodontic e di contaminazione dell'innesto.

L'opera, pubblicata in robotica di scienza, piombo da Hyun (Michel) Koo del banco di odontoiatria e di Edward Steager del banco di assistenza tecnica e di scienza applicata.

“Questo era vero un sinergico ed interazione pluridisciplinare,„ dice Koo. “Stiamo facendo leva la competenza dei microbiologi e clinico-scienziati come pure ingegneri per progettare il migliore sistema microbico dell'estirpazione possibile. Ciò è importante ad altri campi del biomedical che affrontano i biofilms resistenti alla droga poichè ci avviciniamo ad un'era dell'post-antibiotico.„

“Trattare i biofilms che si presentano sui denti richiede moltissimo lavoro manuale, sia da parte del consumatore che del professionista,„ aggiunge Steager. “Speriamo di migliorare le opzioni del trattamento come pure di diminuire la difficoltà di cura.„

I Biofilms possono sorgere sulle superfici biologiche, quale sopra un dente o in una giunzione o sugli oggetti, come le tubature dell'acqua, gli innesti, o i cateteri. Dovunque i biofilms si formino, sono notoriamente difficili da eliminare, come la matrice appiccicosa che tiene i batteri assicura la protezione dagli agenti antimicrobici.

Nel lavoro precedente, Koo ed i colleghi hanno fatto il progresso a suddividere la matrice del biofilm con vari metodi della esterno--casella. Una strategia è stata di impiegare ferro-ossido-contenere le nanoparticelle che funzionano cataliticamente, attivanti il perossido di idrogeno per rilasciare i radicali liberi che possono uccidere i batteri e distruggere i biofilms ad un modo mirato a.

Serendipitously, il gruppo dell'odontoiatria di Penn ha trovato che i gruppi ad assistenza tecnica di Penn piombo da Steager, da Vijay Kumar e da Kathleen Stebe stavano lavorando con una piattaforma robot che ha usato le nanoparticelle molto simili dell'ferro-ossido come particelle elementari per i microrobots. Gli ingegneri gestiscono il movimento di questi robot facendo uso di un campo magnetico, permettendo un modo senza cavezza dirigerli.

Insieme, il gruppo del inter-banco progettato, ottimizzato e provato due tipi di sistemi robot, che il gruppo chiama robot antimicrobici catalitici, o di automobili, capaci di degradazione e di eliminazione dei biofilms. Il primo comprende le nanoparticelle sospendenti dell'ferro-ossido in una soluzione, che può poi essere diretta dai magneti per eliminare i biofilms su una superficie in un modo del tipo di aratro. La seconda piattaforma comporta incassare le nanoparticelle nelle muffe del gel nelle forme tridimensionali. Questi sono stati usati per mirare e distruggere ai biofilms che ostruiscono i tubi qui acclusi.

Entrambi i tipi di batteri efficacemente uccisi delle automobili, ripartito la matrice che li circonda ed eliminato i detriti con alta precisione. Dopo il collaudo dei robot sui biofilms che crescono su una superficie del vetro piano o sui tubi di vetro uniti, i ricercatori hanno provato più clinicamente un'applicazione pertinente: Eliminando biofilm dalle parti difficili da raggiungere di un dente umano.

Le automobili potevano degradare ed eliminare i biofilms batterici non appena da una superficie del dente ma da una della maggior parte delle parti di difficile--Access di un dente, l'istmo, un corridoio stretto fra i principali canali in cui i biofilms si sviluppano comunemente.

“I trattamenti attuali per i biofilms sono inefficaci perché sono incapabale simultaneamente di degradazione della matrice protettiva, di uccisione dei batteri incassati e fisicamente di eliminazione dei prodotti biodegradati,„ dice Koo. “Questi robot possono fare tutti e tre le immediatamente molto efficacemente, lasciando a nessuna traccia di biofilm qualunque.„

Arando via il resti degradato del biofilm, Koo dice, la probabilità di che cattura sostanzialmente tenuta e le diminuzioni ri a crescita. I ricercatori prevedono precisamente di dirigere questi robot verso dovunque debbano andare eliminare i biofilms, sia l'interno di un cathether o delle superfici difficili da raggiungere del linea di galleggiamento o del dente.

“Pensiamo ai robot come sistemi automatizzati che agiscono basati su informazioni attivamente riunite,„ diciamo Steager. In questo caso, dice, “il moto del robot può essere informato dalle immagini del biofilm riunito dai microcameras o da altri modi di imaging biomedico.„

Per muovere l'innovazione giù la strada verso l'applicazione clinica, i ricercatori stanno ricevendo il supporto dal centro di Penn per salubrità, unità e la tecnologia, un'iniziativa di supporto dalla scuola di medicina del Perelman di Penn, assistenza tecnica di Penn e l'ufficio del prevosto vice per la ricerca. La Salubrità-Tecnologia di Penn, poichè ha saputo, premi seleziona i gruppi interdisciplinari con supporto creare le nuove tecnologie di salubrità ed il progetto robot delle piattaforme era uno di quelli supporto ricevuto nel 2018.

“Il gruppo ha un grande sfondo clinico dal lato dentario e una grande base tecnica dal lato di assistenza tecnica,„ dice Port Victoria Berenholz, direttore esecutivo di Salubrità-Tecnologia di Penn. “Siamo qui arrotondarli fuori dal lato di affari. Realmente hanno fatto un processo fantastico sul progetto.„

Sorgente: https://penntoday.upenn.edu/news/army-microrobots-can-wipe-out-dental-plaque