懒得刷牙？微型机械人自动帮你搞定还能牙刷牙线随时变换

果真，人类科技进步的原动力，便是

从洗碗机到扫地机器人，现在连刷牙微型机器人都来了！

你没听错，便是那种可以在你口腔中清理病菌的机器人。

而且这种微型机器人，还具备牙医助手的功能：

不仅能够根据微型机器人构成材料的化学特性，清理导致蛀牙的牙齿生物膜和细菌，还能采集口腔中的病菌，帮助诊断口腔问题。

研究成果一经揭橥就引起热议，有网友乃至已经开始畅想，往后会不会连牙医都不须要了？

看网名，这位老哥自己该当便是一位牙医，职业危急意识很敏感呀～（手动狗头）

机器人怎么帮你刷牙？

可变形，能除垢，还能为牙医采集诊断资料，是这种刷牙微型机器人的3大功能。

实现这些功能的背后事理，是同时利用了氧化铁纳米颗粒（IONP）的磁场掌握和化学特性。

详细来看：

IONP可以通过改变磁场进行形态的变革，相信大家都看过类似这样的视频：

而这一事理，目前已经被广泛利用于医学领域，刷牙微型机器人，也正是以IONP为载体实现的。

首先，为了能对IONP进行可控变形，研究团队设计了一个具有机器人性理的磁场掌握平台，能够通过改变磁场，来组装、重新配置和驱动IONP的上层构造。

通过这个掌握平台，IONP就可以变成具备一定刚性，类似于鬃毛一样的形态，这些鬃毛可以像牙刷一样，刺穿牙齿表面的生物膜，直达牙垢覆盖面进行清理。

而且，这些“鬃毛”还有一个能力，便是长度、覆盖面积可控，研究团队在对IONP悬浮液进行实验时创造，“鬃毛”长度和覆盖面积取决于3个成分：

IONP悬浮液浓度，浓度越高长度越长；流体拖拽力的速率，IONP会随着磁场来回运动，当磁场拖拽速率更快的时候，IONP之间的内聚力被毁坏，长度就会变短；磁场强度也是成分之一，“鬃毛”长度与磁场强度之间，存在正干系关系。

在实验的过程中，研究团队通过改变IONP的内聚力和刚性，实现了IONP在繁芜表面的运动和清理。

在之后的实验中，研究团队用3D打印复制了一个人类口腔构造，在上述实验的根本上，成功实现了IONP的“牙线”形态，在细菌集结的牙齿缝隙中起到清理浸染。

牙刷微型机器人的除垢能力，依赖的是IONP的化学特性。

在此之前，已经有研究表明，IONP具有过氧化物酶样活性，可以催化过氧化氢达到抗菌效果，而IONP也已经被运用于生物膜的处理。

研究团队在一块固定的几何板上，精确勾引IONP到须要清理的病菌区，IONP“鬃毛”与生物膜直接打仗，同时在靠近病菌区的地方通过催化过氧化氢产生的活性氧，实现了原位杀灭细菌。

为了验证网络诊断资料的能力，研究团队利用了一种白色念珠菌——一种细菌和真菌的病原体——常日存在于牙齿表面的生物膜中。

研究团队在网络了上述阶段的生物膜样品后，创造活性细菌和真菌都存在于IONP的“鬃毛”内。

这也证明IONP在清理过程中，可以将活性的病菌带出并作为牙医诊断口腔问题的证据。

综上所述，以IONP作为载体的刷牙机器人，在理论上可以实现口腔清洁、诊断的能力，但能否真正在人体中事情，还须要证明一件事：

IONP会不会对生物口腔产生破坏。

为此，研究团队专门进行了生物相容性的剖析，用IONP对一个体外猪颌模型进行处理。

实验结果创造，“刷牙”10分钟后，猪颌牙龈组织并没有受到损伤，而且IONP也没有显示出细胞毒性。

也便是说，以IONP为载体的观点牙刷微型机器人，理论上可以投入运用。

研究团队目前正在持续优化刷牙微型机器人的运动掌握，并考虑开拓一种口腔贴合设备，降落刷牙微型机器人的利用门槛。

怎么样，这么厉害的刷牙微型机器人，你就不想来一个？

作者先容

研究来自宾夕法尼亚大学的口腔医学学院和工程与运用科学学院，成果已经揭橥在《ACS纳米》杂志上。

通讯作者Edward Steager博士，宾夕法尼亚大学高等研究调查员，博士后研究员。
研究领域涉及自动化与机器人，微型机器人机电一体化等等。

共同通讯作者Hyun Koo博士，宾夕法尼亚大学牙科医学院教授，紧张研究领域包括生物外基质、生物膜内微环境、以及EPS的产生和嵌入基质病原体之间的关系。

参考链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c01950

https://penntoday.upenn.edu/news/penn-dental-engineering-shapeshifting-microrobots-can-brush-and-floss-teeth

— 完 —

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