Возможно, в скором времени люди доверят чистку зубов не стоматологам, а крошечным роботам. Последние помогут справиться с липкими биоплёнками, покрывающими наши зубы.
Группа инженеров, биологов и стоматологов из Пенсильванского университета разработала микроскопическую роботизированную "бригаду уборщиков". Они помогают справиться с налётом как на поверхностях, так и в труднодоступных местах.
Поясним, что биоплёнка – это целый конгломерат микроорганизмов, клетки которых соединены между собой. Накапливаясь, эти микроорганизмы начинают разрушать поверхность зуба, что приводит к развитию гингивита, кариеса, пародонтоза и других заболеваний. К слову, такая биоплёнка образуется не только на зубах, но и на грязной посуде, в канализационных трубах и на хирургическом оборудовании.
Устранить "микробные сообщества" довольно трудно, поэтому стоматологи тратят много времени на удаление налёта, образующегося на зубах. И этот процесс у многих пациентов вызывает не самые приятные ощущения.
Недавно американские учёные предложили нестандартный метод разрушения таких биоплёнок. Одна команда предложила стратегию, которая заключалась в использовании наночастиц, содержащих оксид железа. Последние усиливают активность перекиси водорода — распространённого природного антисептика. Активированная перекись водорода представляет собой свободные радикалы, которые одновременно разрушают структуру биоплёнки и убивают бактерии.
По счастливой случайности другая команда из этого же университета работала с роботизированной платформой, которая использовала очень похожие наночастицы в качестве строительных блоков для микророботов. Инженеры контролируют движение этих роботов с помощью магнитного поля.
Объединив свои усилия, специалисты разработали, оптимизировали и протестировали два типа роботизированных систем. Они назвали их CARs (аббревиатура от Catalytic Antimicrobial Robots, или "Каталитические антимикробные роботы"). Учёные показали, что микророботы способны уничтожать и удалять биоплёнки.
Сначала учёные протестировали роботов на биоплёнках, растущих на плоской стеклянной поверхности и в закрытых стеклянных трубках. Оба типа CARs эффективно убивали бактерий, разрушали матрицу, которая их окружала, и удаляли мусор с высокой эффективностью.
Затем специалисты проверили, как CARs удаляют биоплёнки в труднодоступных частях человеческого зуба. Оказалось, что они смогли уничтожить и удалить биоплёнки с поверхности зуба, а также справиться с поставленной задачей в одной из самых труднодоступных частей зуба: тесном пространстве между корневыми каналами, которое так нравится бактериям.
"Существующие методы удаления биоплёнок неэффективны, потому что они неспособны одновременно уничтожать защитную матрицу, убивать бактерий и удалять биоразлагаемые продукты. А эти роботы могут делать всё сразу и делать это очень качественно, не оставляя после себя никаких следов биоплёнки", – говорит один из авторов работы Хюн Ко (Hyun Koo).
По мнению учёных, CARs могут найти применение и в других областях: например, в очищении водопроводных труб и катетеров.
Научная статья по итогам исследования опубликована в издании Science Robotics.
К слову, ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о создании стоматологического материала для "вечных" пломб, который также убивает бактерии.
