21:14 2022-07-05 science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu

_ Microroboții care schimbă formă pot peria și folosi ata dentară

_ Microroboții care schimbă formă se pot peri și folosi ata dentară< /h3>

Un microroi robot care schimbă formă poate acționa într-o zi ca o periuță de dinți, clătire și ață dentară într-unul. Tehnologia, dezvoltată de o echipă multidisciplinară de la Universitatea din Pennsylvania, este pregătită să ofere o modalitate nouă și automată de a îndeplini sarcinile zilnice banale, dar critice, de periaj și ață dentară. Este un sistem care ar putea fi deosebit de valoros pentru cei cărora le lipsește dexteritatea manuală de a-și curăța singuri eficient dinții.

Piedele de construcție ale acestor microroboți sunt nanoparticule de oxid de fier care au activitate atât catalitică, cât și magnetică. Folosind un câmp magnetic, cercetătorii și-ar putea direcționa mișcarea și configurația pentru a forma fie structuri asemănătoare perilor care mătură placa dentară de pe suprafețele largi ale dinților, fie șiruri alungite care se pot aluneca între dinți ca o lungime de ata dentară. În ambele cazuri, o reacție catalitică determină nanoparticulele să producă antimicrobiene care ucid bacteriile orale dăunătoare la fața locului.

Experimentele care utilizează acest sistem pe dinți umani simulați și reali au arătat că ansamblurile robotizate se pot conforma unei varietăți de forme. pentru a elimina aproape biofilmele lipicioase care duc la carii și boli ale gingiilor. Echipa Penn și-a împărtășit descoperirile privind stabilirea unei dovezi de concept pentru sistemul robotic în jurnalul ACS Nano.

„Îngrijirea orală de rutină este greoaie și poate reprezenta provocări pentru mulți oameni, în special pentru cei care au dificultăți. curățându-și dinții”, spune Hyun (Michel) Koo, profesor la Departamentul de Ortodonție și diviziile de Sănătate Orală Comunitară și Stomatologie Pediatrică din Penn's School of Dental Medicine și co-autor corespondent al studiului. „Trebuie să vă periați pe dinți, apoi să folosiți ata dentară, apoi să vă clătiți gura; este un proces manual, în mai mulți pași. Marea inovație aici este că sistemul robotizat le poate face pe toate trei într-un singur mod automat, fără mâini. ."

"Nanoparticulele pot fi modelate și controlate cu câmpuri magnetice în moduri surprinzătoare", spune Edward Steager, cercetător principal în cercetare la Școala de Inginerie și Științe Aplicate din Penn și autor corespondent. „Formăm peri care se pot extinde, mătura și chiar se pot transfera înainte și înapoi într-un spațiu, la fel ca folosirea aței dentare. Modul în care funcționează este similar cu modul în care un braț robot ar putea întinde mâna și curăța o suprafață. Sistemul poate fi programat să facă asamblarea nanoparticulelor și controlul mișcării automat.”

Perturbarea tehnologiei de îngrijire orală

„Designul periuței de dinți a rămas relativ neschimbat de milenii”, spune Koo.

În timp ce adăugarea motoarelor electrice a crescut „formatul de bază peri pe băț”, conceptul fundamental a rămas același. „Este o tehnologie care nu a fost perturbată de zeci de ani.”

Cu câțiva ani în urmă, cercetătorii Penn din cadrul Centrului pentru Inovare și Stomatologie de Precizie (CiPD), al cărui co-director Koo, au făcut pași către o perturbare majoră, folosind acest sistem de microrobotică.

Inovația lor a apărut dintr-un pic de serendipitate. Grupurile de cercetare din Penn Dental Medicine și Penn Engineering au fost interesate de nanoparticulele de oxid de fier, dar din motive foarte diferite. Grupul lui Koo a fost intrigat de activitatea catalitică a nanoparticulelor. Ele pot activa peroxidul de hidrogen pentru a elibera radicalii liberi care pot ucide bacteriile care cauzează carii și pot degrada biofilmele plăcii dentare. Între timp, Steager și colegii de inginerie, inclusiv Dean Vijay Kumar și profesorul Kathleen Stebe, co-director al CiPD, explorau aceste nanoparticule ca elemente de bază ale microroboților controlați magnetic.

Cu sprijinul Penn Health Tech și al National Institutes of Health, National Institute of Dental and Craniofacial Research, colaboratorii Penn au căsătorit cele două aplicații din lucrarea curentă, construind o platformă pentru a controla electromagnetic microroboții, permițându-le acestora pentru a adopta diferite configurații și a elibera antimicrobiene la fața locului pentru a trata și curăța eficient dinții.

„Nu contează dacă aveți dinți drepți sau dinți nealiniați, se va adapta la diferite suprafețe”, spune Koo. „Sistemul se poate adapta la toate colțurile și crăpăturile din cavitatea bucală.”

Cercetătorii au optimizat mișcările microroboților pe o placă mică de material asemănător dintelui. Apoi, ei au testat performanța microroboților ajustându-se la topografia complexă a suprafeței dintelui, a suprafețelor interdentare și a liniei gingiilor, folosind modele de dinți imprimate în 3D bazate pe scanări ale dinților umani de la clinica dentară. În cele din urmă, au testat microroboții pe dinți umani reali care au fost montați astfel încât să imite poziția dinților în cavitatea bucală.

Pe aceste diferite suprafețe, cercetătorii au descoperit că sistemul de microrobotică ar putea eficient. elimina biofilmele, curățindu-le de toți agenții patogeni detectabili. Nanoparticulele de oxid de fier au fost aprobate de FDA pentru alte utilizări, iar testele formațiunilor de peri pe un model animal au arătat că nu au afectat țesutul gingiilor.

Într-adevăr, sistemul este complet programabil; robotiștii și inginerii echipei au folosit variații ale câmpului magnetic pentru a regla cu precizie mișcările microroboților, precum și pentru a controla rigiditatea și lungimea perilor. Cercetătorii au descoperit că vârfurile perilor ar putea fi făcute suficient de ferme pentru a îndepărta biofilmele, dar suficient de moi pentru a evita deteriorarea gingiilor.

Natura personalizabilă a sistemului, spun cercetătorii, l-ar putea face suficient de blând. pentru uz clinic, dar și personalizat, capabil să se adapteze la topografiile unice ale cavității bucale a unui pacient.

Pentru a avansa această tehnologie în clinică, echipa Penn continuă să optimizeze mișcările roboților și luând în considerare diferite mijloace de livrare a microroboților prin dispozitive care se potrivesc la gură.

Ei sunt nerăbdători să vadă că dispozitivul lor ajută pacienții.

„Avem această tehnologie care este la fel sau mai eficientă precum periajul și folosirea aței dentare. dinții tăi, dar nu necesită dexteritate manuală”, spune Koo. „Ne-ar plăcea să vedem acest lucru ajutând populația geriatrică și persoanele cu dizabilități. Credem că va perturba modalitățile actuale și va promova în mare măsură îngrijirea sănătății orale.”

(Fluierul)

Inapoi