Блог компании ua-hosting.company. Как часто говорят стоматологи, чистить зубы нужно два раза в день по три минуты за сеанс. Такая рекомендация вполне логична, учитывая, что мы не акулы, а потому новые зубы отрастить не можем. Следовательно, нужно беречь то, что у нас есть. Но, почему-то, для многих из нас процесс чистки зубов кажется каким-то наказанием или рутиной, отбирающей у нас драгоценные минуты жизни. А использование ирригаторов и ополаскивателей не сравнится по эффективности с зубной щеткой.

Тем не менее научный мир любит превращать самые обыденные процессы в нечто футуристичное, и чистка зубов не стала исключением. Ученые из Пенсильванского университета (США) разработали технологию автоматической чистки зубов, в которой используется магнитное поле и микроботы из оксида железа.

Что лежит в основе данной разработки, как именно работают микроботы, и насколько они эффективно справляются с гигиеной ротовой полости? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Основа исследования

Что есть загрязнение поверхности? По своей сути это биопленка из микробных клеток, запутавшихся во внеклеточном матриксе. Такие пленки бывают разной морфологии и происхождения, а встретить их можно и в медицине, и в промышленности. В первом случае они могут вызывать хронические заболевания, а во втором — выход из строя какого-то механизма.

Если акцентировать внимание на медицине, то вполне логично, что методы своевременного и эффективного удаления биопленок являются важными аспектами лечения. Кроме того, возможность взятия проб для анализа содержимого пленки может быть полезна для определения патогенов и, следовательно, выбора лучшего метода лечения того или иного заболевания.

Ученые отмечают, что методы молекулярной идентификации патогенов значительно продвинулись вперед, а вот методы сбора проб, что является первым шагом в процессе диагностики, пока отстают в технологическом прогрессе.

Основная сложность сбора проб биопленок заключается в том, где они расположены. Поверхность может быть усеяна микроскопическими бороздками, щелями и другими топографическими особенностями. Из-за этого удаление пленки или взятие проб становится крайне сложным процессом. Чтобы его упростить ученые разработали микророботическую систему с использованием наночастиц оксида железа (IONP).

IONP был выбран не случайно, так как это вещество проявляет активность, подобную пероксидазе, которая эффективно катализирует перекись водорода для антимикробного действия, а приложенное магнитное поле позволяет контролировать позиционирование. Использование IONP решает проблему с точки зрения захвата частиц биопленки, но не решает проблему топографического разнообразия загрязненных поверхностей.

Изображение №1

Для решения этой проблемы ученые создали устройство, управляющее магнитным полем, что в свою очередь позволяет создавать ту или иную форму роя IONP микроботов. Таким образом рой может проникать в труднодоступные участки загрязненной поверхности (к примеру, зуба человека) и удалять биопленку. Разработанная система была названа STARS (surface topography-adaptive robotic superstructures), и она позволяла осуществлять химическую обработку, механическое удаление клейких биопленок и обнаружение патогенов.

Разработка STARS

Учитывая, что автоматизированная электромагнитная платформа для обработки биопленок должна работать в вертикальной ориентации, необходимо было использовать элементы, способные противодействовать гравитационным силам.