Ein formwandelnder Mikroroboter könnte eines Tages als Zahnbürste, Mundwasser und Zahnseide in einem Arbeitsgang verwendet werden. Die Technologie, entwickelt von einem multidisziplinären Team vonUniversität von Pennsylvania, zielt darauf ab, eine neue automatisierte Methode zur Durchführung täglicher Zahnreinigungsaufgaben bereitzustellen. Das System könnte besonders wertvoll für diejenigen sein, die nicht über die manuellen Fähigkeiten verfügen, die zum effektiven Zähneputzen erforderlich sind.
Mikroroboter bestehen aus Eisenoxid-Nanopartikeln mit katalytischen und magnetischen Eigenschaften. Die Forscher verwendeten ein Magnetfeld, um ihre Bewegung und Form zu steuern.
Von Zeit zu Zeit können diese Strukturen Zahnbelag von den Oberflächen größerer zahnbürstenähnlicher Zähne wegbürsten oder in Form von feinen Fäden, wie z. B. Zahnseide, zwischen die Zähne gleiten. In beiden Fällen veranlasst eine katalytische Reaktion die Nanopartikel, antimikrobielle Wirkstoffe zu produzieren, die schädliche Mundbakterien vor Ort abtöten.
Tests von „Zahnbürsten“-Mikrorobotern
In einer Proof-of-Concept-Studie, die in ACS Nano (Ich verlinke es hier) haben Forscher der University of Pennsylvania gezeigt, dass diese Methode effektiv Plaque entfernt, die Karies und Zahnfleischerkrankungen verursachen kann.
„Die routinemäßige Mundhygiene kann für viele Menschen mit Bewegungsproblemen eine Herausforderung darstellen“, sagt er Hyun (Michel) Koo, Professor für Zahnmedizin an der Penn's School und Mitautor der Studie. „Sie müssen Ihre Zähne mit einer Zahnbürste putzen, dann Zahnseide verwenden und dann spülen. Gesten, die für viele Menschen einfach sind, für andere sehr schwierig. Dieses Robotersystem kann alle drei Phasen freihändig und automatisch ausführen.
„Nanopartikel können mithilfe von Magnetfeldern auf vielfältige Weise untersucht und manipuliert werden“, sagt er Eduard Steger, ein weiterer Co-Autor des Artikels. „Wir sorgen dafür, dass diese Partikel wie kleine Roboterarme funktionieren, die eine Oberfläche reinigen. Richtig programmiert, kann dieses System den gesamten Vorgang automatisch durchführen".
Die Mundhygiene macht einen Sprung nach vorne
Das Design der Zahnbürste ist seit Jahrtausenden relativ unverändert geblieben. Wir haben Elektromotoren hinzugefügt, aber das Grundkonzept (Borsten auf einem Stock, die über die Zähne geführt werden) war immer gleich.
Vor einigen Jahren machten Forscher zweier verschiedener Penn-Teams fast aus Versehen eine Entdeckung. Beide interessierten sich aus unterschiedlichen Gründen für Eisenoxid-Nanopartikel. Koos Gruppe war fasziniert von ihrer katalytischen Aktivität und veröffentlichte eine Studie (Hier ist es) auf ihre Fähigkeit, Wasserstoffperoxid zu aktivieren, um die Bakterien abzutöten, die Karies verursachen. In der Zwischenzeit erforschten Steager und andere Ingenieure diese Nanopartikel als Bausteine von magnetisch gesteuerten Mikrorobotern (Hier ist ihre Studie).
Wie sie sagen? Die Zukunft ist schon da, sie ist nur nicht gut verteilt.
Setzen Sie die beiden Studien zusammen und Sie werden ein unglaubliches Ergebnis haben. Eine Plattform zur elektromagnetischen Steuerung der Mikroroboter, die die Werkzeuge für die Zahnreinigung übernehmen.
Von ALLEN Zahnarten.
„Es spielt keine Rolle, ob Sie gerade oder schiefe Zähne haben, die Roboterzahnbürste passt sich an verschiedene Oberflächen an“, sagt Koo. „Das System kann sich an alle Ecken und Ritzen der Mundhöhle anpassen.“
Forscher haben dieses System praktisch überall getestet. Auf Platten aus zahnähnlichem Material. Dann auf 3D-gedruckten Zahnmodellen. Endlich auf echten menschlichen Zähnen. Jedes Mal funktionierte das System perfekt und befreite die Oberfläche von allen nachweisbaren Krankheitserregern.
Die Spitzen der Borsten mit „Bürsten“-Konfiguration sind fest genug, um Plaque zu entfernen, aber weich genug, um Schäden am Zahnfleisch zu vermeiden.
Die Zukunft der „Zahnbürstenroboter“
Die Anpassungsfähigkeit des Systems, so die Forscher, könnte es für den klinischen und personalisierten Gebrauch ausreichend empfindlich machen und sich an jede Art von Gebiss anpassen. Neue Tests sind im Gange und der erste Einsatz von Freiwilligen rückt näher.
„Diese Technologie ist genauso effektiv wie die traditionelle Zahnreinigung, aber sie ist vollautomatisch und erfordert keine manuelle Geschicklichkeit. Es wird Menschen mit Behinderungen und der geriatrischen Bevölkerung helfen“.
Später in den Jahren werden wir wahrscheinlich eine Art magnetischen „Zellstoff“ in unseren Mund stecken, uns auf ein Gerät stützen und unsere Zähne in Sekundenschnelle perfekt reinigen. Klingt nach Science-Fiction, oder? Nun, sogar das Radio für einen Mann des 1700. Jahrhunderts musste so aussehen.
