生物膜分解微型机器人精准清洁牙垢

    据外媒报道，一群微型机器人在你的口腔内快速移动清洁你的牙齿，这可能听起来是一个令人不安的想法，但它可能是处理覆盖在我们牙齿上粘性细菌生物、水管、导管等难以清洁的脏东西的最有效方法之一。
    
    生物膜是由微生物、细菌和其他微生物组成的小群落，它们被描述为微型微生物城市，作为微小协调社区发挥作用。它们几乎能在任何一处形成－－不只是我们嘴巴里的牙菌斑还有像脏盘子、岩石、管道、手术设备、任何液体跟微生物相遇的地方－－而当细菌聚集在这些黏糊糊的膜上时，它们则会变得比平时更抗菌。并且它们很难被破坏屌－－这也是为什么牙医需要花那么长的时间来挂掉我们牙齿上的牙菌斑沉积物，这是一个既繁琐又不舒服的过程。
    为此，来自宾夕法尼亚大学牙科医学院和工程与应用科学学院的科研人员展开了一项跨学科研究，他们着手研究如何利用微型犁式机器人来分解生物膜并清洁不同的表面。
    据悉，uPenn解决方案用到了氧化铁纳米粒子，而这是工程团队和牙医团队在进行的互补项目中偶尔发现。其中，工程师团队发现可以利用氧化铁粒子打造能够用磁场远程控制的微型机器人，牙医团队则发现氧化铁粒子可以催化激活过氧化氢的反应进而释放出自由基、杀死最耐抗生素的细菌以及破坏生物膜。于是一个协作的研究将两个技术结合了起来，也就有了这个叫做催化抗菌机器人（CAR）－－小氧化铁纳米粒子被铸入了螺旋转设备里，然后进行清除生物膜测试。
    
    首先，研究小组将CAR悬浮在溶液中然后通过磁力引导它们转向精准清洁的平面玻璃表面和封闭玻璃管内。结果，微型机器人不仅降解并分解了生物膜，还将降解的粘稠物拖出去，不留任何生物膜在清洁对象里。
    随后，团队又在人类牙齿上进行了测试，最后他们发现CAR不仅能够有效清洁牙齿表面而且还能清洁日常较难清洁到的区域。更重要的是，当将生物膜分解并从口腔中清除出去之后，新生物膜的形成就会变得更加困难。
    新墨西哥大学牙科医学院的Hyun （Michel） Koo指出，现有的生物膜治疗被证明是无效的，因为它们不能同时降解保护基质、杀死嵌入的细菌并从物理层面上清洁掉生物降解产物，而这三件事机器人都能做到，并且还不会留下任何生物膜的痕迹。
    为了将这一技术应用于临床，研究团队已经开始跟宾夕法尼亚大学健康、设备和技术中心合作。另外该团队还表示，他们的系统还可以在降低植入物污染风险、保持水管和导管清洁等领域也找到应用。
    相关研究报告已发表在《 Science Robotics 》上。