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公然,人类科技进步的原动力,便是怠惰。由洗碗机到扫地机器人,如今连刷牙微型机器人皆来了!
您没听错,便是那种能够在您口腔中清理病菌的机器人。并且这类微型机器人,还具有牙医助手的功效:
不只可以凭据微型机器人组成资料的化学特征,清理招致龋齿的牙齿生物膜和细菌,还能收集口腔中的病菌,赞助诊断口腔题目。
研究成果一经揭晓就导致热议,有网友乃至已最先憧憬,今后会不会连牙医都不需要了?
看网名,这位老哥本身应当便是一名牙医,职业危机意识很敏感呀~(手动狗头)
机器人如何帮你刷牙?
可变形,能除垢,还能为牙医收集诊断材料,是这类刷牙微型机器人的3大功效。实现这一些功效的背后道理,是与此同时利用了氧化铁纳米颗粒(IONP)的磁场掌握和化学特征。
详细来看:
IONP能够经由过程转变磁场开展形态的变更,信赖大师皆看过近似那样的视频:
而这一道理,现阶段曾经被普遍运用于医学范畴,刷牙微型机器人,还正是以IONP为载体实现的。
首先,为了能对IONP举行可控变形,研讨团队设计了一个具有机器人道理的磁场掌握平台,可以经过转变磁场,来组装、重新配置和驱动IONP的上层构造。
经由过程这个节制平台,IONP就能够酿成具有必然刚性,类似于鬃毛一样的形态,这一些鬃毛能够像牙刷一样,刺穿牙齿表面的生物膜,中转牙垢覆盖面举行清理。
并且,这一些“鬃毛”也有一个本领,便是长度、覆盖面积可控,研讨团队在对IONP悬浮液举行实验时发觉,“鬃毛”长度和覆盖面积取决于3个因素:
IONP悬浮液浓度,浓度越高长度越长;
流体拖拽力的速度,IONP会随着磁场往返活动,当磁场拖拽速度更快的时间,IONP之间的内聚力被毁坏,长度就会变短;
磁场强度也是因素之一,“鬃毛”长度取磁场强度之间,存在正相关干系。
正在实验的过程中,研讨团队经由过程转变IONP的内聚力和刚性,实现了IONP正在庞大表面的活动和清理。
正在以后的实验中,研讨团队用3D打印复制了一个人类口腔布局,正在以上实验的基础上,乐成实现了IONP的“牙线”形态,正在细菌集结的牙齿裂缝中起到清理作用。
牙刷微型机器人的除垢本领,依托的是IONP的化学特征。
在此之前,已有研讨讲明,IONP具有过氧化物酶样活性,能够催化过氧化氢到达抗菌结果,而IONP还已被应用于生物膜的处置。
研讨团队正在一块固定的多少板上,准确引诱IONP到需求清理的病菌区,IONP“鬃毛”取生物膜直接接触,与此同时正在接近病菌区的处所经过催化过氧化氢发生的活性氧,实现了原位杀灭细菌。
为了考证收集诊断材料的本领,研讨团队使用了一种白色念珠菌——一种细菌和真菌的病原体——平常存在于牙齿表面的生物膜中。
研讨团队正在收集了以上阶段的生物膜样品后,发觉活性细菌和真菌皆存正在于IONP的“鬃毛”内。
这也证实IONP正在清理过程中,能够将活性的病菌带出并作为牙医诊断口腔题目的证据。
总而言之,以IONP作为载体的刷牙机器人,正在理论上能够实现口腔干净、诊断的才能,但可否真正正在人体中事情,还需要证实一件事:IONP会不会对生物口腔发生破坏。
为此,研讨团队专门举行了生物相容性的剖析,用IONP对一个体外猪颌模子举行处置惩罚。实验后果发觉,“刷牙”10分钟后,猪颌牙龈组织并没有受到损伤,并且IONP也没有显示出细胞毒性。
也就是说,以IONP为载体的观点牙刷微型机器人,理论上能够投入运用。
研讨团队现在正在延续优化刷牙微型机器人的活动操纵,并思索开辟一种口腔贴合设备,下降刷牙微型机器人的运用门坎。怎样,这么锋利的刷牙微型机器人,您就不想来一个?
作者先容
研讨来源于宾夕法尼亚大学的口腔医学学院和工程取利用科学学院,功效曾经宣布正在《ACS纳米》杂志上。
通讯作者EdwardSteager博士,宾夕法尼亚大学初级研讨调查员,博士后研讨员。研讨行业触及自动化取机器人,微型机器人电机一体化等等。
配合通讯作者HyunKoo博士,宾夕法尼亚大学牙科医学院传授,关键研讨行业包孕生物外基质、生物膜内微环境、和EPS的发生和嵌入基质病原体之间的干系。
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