據(jù)外媒報(bào)道，一群微型機(jī)器人在你的口腔內(nèi)快速移動(dòng)清潔你的牙齒，這可能聽起來(lái)是一個(gè)令人不安的想法，但它可能是處理覆蓋在我們牙齒上粘性細(xì)菌生物、水管、導(dǎo)管等難以清潔的臟東西的最有效方法之一。
生物膜是由微生物、細(xì)菌和其他微生物組成的小群落，它們被描述為微型微生物城市，作為微小協(xié)調(diào)社區(qū)發(fā)揮作用。它們幾乎能在任何一處形成－－不只是我們嘴巴里的牙菌斑還有像臟盤子、巖石、管道、手術(shù)設(shè)備、任何液體跟微生物相遇的地方－－而當(dāng)細(xì)菌聚集在這些黏糊糊的膜上時(shí)，它們則會(huì)變得比平時(shí)更抗菌。并且它們很難被破壞屌－－這也是為什么牙醫(yī)需要花那么長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)掛掉我們牙齒上的牙菌斑沉積物，這是一個(gè)既繁瑣又不舒服的過(guò)程。
為此，來(lái)自賓夕法尼亞大學(xué)牙科醫(yī)學(xué)院和工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的科研人員展開了一項(xiàng)跨學(xué)科研究，他們著手研究如何利用微型犁式機(jī)器人來(lái)分解生物膜并清潔不同的表面。
據(jù)悉，uPenn解決方案用到了氧化鐵納米粒子，而這是工程團(tuán)隊(duì)和牙醫(yī)團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行的互補(bǔ)項(xiàng)目中偶爾發(fā)現(xiàn)。其中，工程師團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)可以利用氧化鐵粒子打造能夠用磁場(chǎng)遠(yuǎn)程控制的微型機(jī)器人，牙醫(yī)團(tuán)隊(duì)則發(fā)現(xiàn)氧化鐵粒子可以催化激活過(guò)氧化氫的反應(yīng)進(jìn)而釋放出自由基、殺死最耐抗生素的細(xì)菌以及破壞生物膜。于是一個(gè)協(xié)作的研究將兩個(gè)技術(shù)結(jié)合了起來(lái)，也就有了這個(gè)叫做催化抗菌機(jī)器人（CAR）－－小氧化鐵納米粒子被鑄入了螺旋轉(zhuǎn)設(shè)備里，然后進(jìn)行清除生物膜測(cè)試。
首先，研究小組將CAR懸浮在溶液中然后通過(guò)磁力引導(dǎo)它們轉(zhuǎn)向精準(zhǔn)清潔的平面玻璃表面和封閉玻璃管內(nèi)。結(jié)果，微型機(jī)器人不僅降解并分解了生物膜，還將降解的粘稠物拖出去，不留任何生物膜在清潔對(duì)象里。
隨后，團(tuán)隊(duì)又在人類牙齒上進(jìn)行了測(cè)試，最后他們發(fā)現(xiàn)CAR不僅能夠有效清潔牙齒表面而且還能清潔日常較難清潔到的區(qū)域。更重要的是，當(dāng)將生物膜分解并從口腔中清除出去之后，新生物膜的形成就會(huì)變得更加困難。
新墨西哥大學(xué)牙科醫(yī)學(xué)院的Hyun （Michel） Koo指出，現(xiàn)有的生物膜治療被證明是無(wú)效的，因?yàn)樗鼈儾荒芡瑫r(shí)降解保護(hù)基質(zhì)、殺死嵌入的細(xì)菌并從物理層面上清潔掉生物降解產(chǎn)物，而這三件事機(jī)器人都能做到，并且還不會(huì)留下任何生物膜的痕跡。
為了將這一技術(shù)應(yīng)用于臨床，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開始跟賓夕法尼亞大學(xué)健康、設(shè)備和技術(shù)中心合作。另外該團(tuán)隊(duì)還表示，他們的系統(tǒng)還可以在降低植入物污染風(fēng)險(xiǎn)、保持水管和導(dǎo)管清潔等領(lǐng)域也找到應(yīng)用。
相關(guān)研究報(bào)告已發(fā)表在《 Science Robotics 》上。
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