مسواک و نخ‌دندان به فراموشی سپرده می‌شوند، میکروروبات‌ها در راه‌اند!

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، یافته‌های اخیر محققان نشان می‌دهد که یک سیستم روباتیک، می‌تواند به طور موثر باکتری‌های عامل پوسیدگی دندان و پلاک‌های دندانی را به صورت خودکار حذف کند. میکروربات‌های تغییر شکل می‌توانند دندان‌ها را مسواک بزنند و کار نخ دندان را انجام دهند. یک میکروگرم از این مواد رباتیک ممکن است روزی روال شستشو، مسواک زدن و نخ دندان کشیدن را خودکار کند. یک تیم تحقیقاتی چند رشته‌ای فناوری را توسعه دادند که از یک میدان مغناطیسی برای هدایت میکروربات‌های مبتنی بر نانوذرات اکسید آهن استفاده می‌کند. یک میکروگرم از این مواد روباتیک در حال تغییر شکل، ممکن است روزی به عنوان یک مسواک، شستشودهنده و نخ دندان عمل کند. این فناوری که توسط یک تیم چند رشته‌ای در دانشگاه پنسیلوانیا توسعه یافته است، آماده ارائه روشی جدید و خودکار برای مسواک زدن و نخ دندان کشیدن است. این سامانه می‌تواند به ویژه برای کسانی که مهارت دستی برای تمیز کردن موثر دندان‌های خود ندارند، ارزشمند باشد. بلوک‌های سازنده این میکروربات‌ها نانوذرات اکسید آهن هستند که هم فعالیت کاتالیزوری و هم فعالیت مغناطیسی دارند. با استفاده از یک میدان مغناطیسی، محققان می‌توانند حرکت و پیکربندی را به گونه‌ای هدایت کنند که ساختار‌های مویی شکلی را تشکیل دهند که پلاک دندانی را از سطوح وسیع دندان‌ها پاک می‌کند، یا رشته‌های درازی که می‌توانند مانند نخ دندان بین دندان‌ها بلغزند. در هر دو مورد، یک واکنش کاتالیزوری نانوذرات را به سمت تولید مواد باخاصیت ضد میکروبی سوق می‌دهد که باکتری‌های مضر دهان را در محل از بین می‌برد. آزمایش‌هایی که با استفاده از این سیستم روی دندان‌های ساختگی و واقعی انسان انجام شد، نشان داد که این مجموعه‌های رباتیک می‌توانند با اشکال مختلف مطابقت داشته باشند تا تقریباً بیوفیلم‌های چسبنده‌ای را که منجر به حفره‌ها و بیماری‌های لثه می‌شوند، از بین ببرند. هیون (میشل) کو، پروفسور دپارتمان ارتودنسی و بخش سلامت دهان و دندان دانشگاه پنسیلوانیا می‌گوید: «مراقبت‌های معمول از دهان دشوار است و می‌تواند برای بسیاری از افراد، به‌ویژه افرادی که به سختی دندان‌های خود را تمیز می‌کنند، چالش‌هایی ایجاد کند. شما باید دندان‌های خود را مسواک بزنید، سپس نخ دندان بکشید، بعد دهان خود را بشویید؛ این فرآیند دستی و چند مرحله‌ای است. نوآوری بزرگ در اینجا این است که سیستم رباتیک ما می‌تواند هر سه مورد را به صورت یکپارچه، بدون دخالت دست و به شکل خودکار انجام دهد.» ادوارد استیگر، محقق ارشد در دانشکده مهندسی و علوم کاربردی این دانشگاه می‌گوید: «نانوذرات را می‌توان با میدان‌های مغناطیسی به روش‌های شگفت‌آوری شکل داد و کنترل کرد. ما مو‌هایی را ایجاد می‌کنیم که می‌توانند امتداد پیدا کنند، جارو شوند و حتی مانند نخ دندان کشیدن در یک فضا به جلو و عقب منتقل شوند. نحوه عملکرد آن شبیه به این است که چگونه یک بازوی رباتیک می‌تواند سطحی را تمیز کند.» کو می‌گوید: «طراحی مسواک برای هزاران سال نسبتاً بدون تغییر باقی مانده است. در حالی که افزودن موتور‌های الکتریکی به مسواک، فرمت پایه برس روی چوب را ارتقا داده، اما مفهوم اساسی فرآیند مسواک زدن هنوز همانند قبل است. این فرآیند هنوز تغییر محسوسی نکرده است.» به همین دلیل محققان به سراغ سیستم میکرورباتیک رفتند که در آن از نانوذرات اکسید آهن استفاده می‌شود. این نانوذرات قادراند پراکسید هیدروژن را برای تولید رادیکال‌های آزاد فعال کنند که در نهایت این رادیکال‌ها می‌توانند باکتری‌های عامل پوسیدگی دندان را از بین ببرند و بیوفیلم‌های پلاک دندانی را تخریب کنند. با پشتیبانی پنسیلوانیا هلث‌تکن و موسسه ملی تحقیقات دندان‌پزشکی پلتفرمی برای کنترل الکترومغناطیسی میکروربات‌ها ساخته شد و آن‌ها را قادر به اتخاذ تنظیمات مختلف و انتشار مواد ضد میکروبی کردند. کو می‌گوید: «فرقی نمی‌کند که دندان‌های صاف یا نامرتب داشته باشید، این فناوری با سطوح مختلف سازگار می‌شود. این سیستم می‌تواند با تمام گوشه‌ها و حفره‌های دهان تنظیم شود.» محققان حرکات میکروربات‌ها را روی یک صفحه کوچک از مواد دندان مانند بهینه کردند. سپس میکروربات‌ها را روی دندان‌های واقعی انسان آزمایش کردند. محققان دریافتند که سیستم میکرورباتیک آن‌ها می‌تواند به طور موثری بیوفیلم‌ها را از بین ببرد و آن‌ها را از همه عوامل بیماری‌زای قابل تشخیص پاک کند. محققان می‌گویند ماهیت قابل تنظیم این سیستم می‌تواند آن را برای استفاده بالینی ایده‌آل کند، همچنین این فناوری می‌تواند شخصی‌سازی شده و با توپوگرافی منحصر به فرد حفره دهان بیمار سازگار شود.