懒得刷牙？微型机器人自动帮你搞定，还能牙刷牙线随时变换

果然，懒惰是人类科技进步的动力。从洗碗机到扫地机器人，现在连刷牙的微型机器人都来了！

你没听错，就是那种能清理口腔细菌的机器人。而且，这个微型机器人还具有牙科助手的功能:

它不仅可以根据微型机器人的材料的化学特性，清洁牙齿生物膜和导致蛀牙的细菌，还可以收集口腔中的病菌，帮助诊断口腔问题。

研究成果一经发表，便引起了热议。甚至有网友开始思考。以后会不需要牙医吗？

看网名，这位师兄自己应该是牙医，职业危机感很敏感~

机器人怎么给你刷牙？

变形、除垢、为牙医收集诊断数据是这种刷牙微型机器人的三大功能。这些功能背后的原理是利用磁场控制和氧化铁纳米颗粒的化学特性。

具体来说:

IONP可以通过改变磁场来改变形状。相信大家都看过这样一个视频:

目前这一原理已经广泛应用于医学领域，刷牙的微型机器人也是以IONP为载体实现的。

首先，为了控制IONP的变形，研究团队设计了一个具有机器人原理的磁场控制平台，可以通过改变磁场来组装、重构和驱动IONP的上层结构。

通过这个控制平台，IONP可以变得坚硬，类似于刷毛。这些刷毛可以像牙刷一样刺破牙齿表面的生物膜，到达牙垢覆盖面进行清洁。

而且这些“manes”还有一个能力，就是长度和覆盖区域可以控制。当研究小组对IONP悬架进行实验时，发现“manes”的长度和覆盖区域取决于三个因素:

IONP悬浮浓度，浓度越高，长度越长；

流体阻力的速度，离子液体会随着磁场来回移动。当磁场拖动速度较快时，离子间的内聚力会被破坏，长度会缩短；

磁场强度也是因素之一。“鬃毛”的长度与磁场强度呈正相关。

在实验过程中，研究团队改变了IONP的内聚力和刚度，实现了IONP在复杂表面上的移动和清洁。

在后来的实验中，研究团队用3D打印复制了一个人类的口腔结构。在上述实验的基础上，成功实现了IONP的“牙线”形式，对细菌聚集的牙齿缝隙起到清洁作用。

微型机器人牙刷的除垢能力取决于IONP的化学特性。

在此之前，已有研究表明，IONP具有类过氧化物酶活性，可催化过氧化氢达到抗菌效果，并且IONP也被应用于生物膜处理。

在一个固定的几何平板上，研究小组精确地将IONP引导到需要清理的病菌区域。IONP的“鬃毛”与生物膜直接接触，同时通过催化细菌区域附近过氧化氢产生的活性氧原位杀死细菌。

为了验证收集诊断数据的能力，研究小组使用了一种白色念珠菌——一种细菌和真菌的病原体——它通常存在于牙齿表面的生物膜中。

在收集了上述阶段的生物膜样本后，研究小组发现，在IONP的“鬃毛”中既存在活性细菌，也存在真菌。

这也证明了在清洁过程中，IONP可以带出活性病菌，作为牙医诊断口腔问题的证据。

综上所述，以IONP为载体的刷牙机器人，理论上可以实现口腔清洁和诊断的能力，但能否真正在人体内工作，还需要证明一点:IONP是否会对生物口腔造成损伤。

为此，研究团队专门对生物相容性进行了分析，并用IONP加工了一个离体猪颌骨模型。结果表明，刷牙10分钟后，猪颌部牙龈组织未受损伤，IONP未显示细胞毒性。

也就是说，基于IONP的概念牙刷微型机器人在理论上可以投入应用。

目前，研究团队正在不断优化刷牙微型机器人的运动控制，并考虑开发口腔粘贴装置，以降低刷牙微型机器人的门槛。发生了什么事?这么强大的刷牙微型机器人你不想要？

作者简介

这项研究来自宾夕法尼亚大学口腔医学院和工程与应用科学学院，研究结果已经发表在ACS Nano上。

作者爱德华·斯蒂格尔博士，宾夕法尼亚大学高级研究调查员和博士后。研究领域涉及自动化与机器人学、微型机器人机电一体化等。

合著者Hyun Koo博士是宾夕法尼亚大学牙科医学院的教授。他的主要研究领域包括细胞外基质、生物膜中的微环境以及EPS产生与基质中嵌入的病原体的关系。

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