专注企业商务信息发布服务
 微信公众号
中享网

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

[复制链接]
zxw88 发表于 2022-7-25 04:30:30 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
 
万博 发自 凹非寺
量子位 | 公众号 QbitAI
果然,人类科技进步的原动力,就是懒惰。
从洗碗机到扫地机器人,现在连刷牙微型机器人都来了!
你没听错,就是那种可以在你口腔中清理病菌的机器人。
而且这种微型机器人,还具备牙医助手的功能:
不仅能够根据微型机器人构成材料的化学特性,清理导致蛀牙的牙齿生物膜和细菌,还能采集口腔中的病菌,帮助诊断口腔问题。
研究成果一经发表就引起热议,有网友甚至已经开始畅想,以后会不会连牙医都不需要了?
053501l96zl7rriv54m1r5.jpg

看网名,这位老哥自己应该就是一位牙医,职业危机意识很敏感呀~(手动狗头)
机器人怎么帮你刷牙?

变形,能除垢,还能为牙医采集诊断资料,是这种刷牙微型机器人的3大功能。
实现这些功能的背后原理,是同时利用了氧化铁纳米颗粒(IONP)的磁场控制和化学特性。
具体来看:
IONP可以通过改变磁场进行形态的变化,相信大家都看过类似这样的视频:
053501uwgwgwzitgglwt0e.jpg

而这一原理,目前已经被广泛运用于医学领域,刷牙微型机器人,也正是以IONP为载体实现的。
首先,为了能对IONP进行可控变形,研究团队设计了一个具有机器人原理的磁场控制平台,能够通过改变磁场,来组装、重新配置和驱动IONP的上层结构。
通过这个控制平台,IONP就可以变成具备一定刚性,类似于鬃毛一样的形态,这些鬃毛可以像牙刷一样,刺穿牙齿表面的生物膜,直达牙垢覆盖面进行清理。
053501gse9u3pui9s5wv6z.jpg

而且,这些“鬃毛”还有一个能力,就是长度、覆盖面积可控,研究团队在对IONP悬浮液进行实验时发现,“鬃毛”长度和覆盖面积取决于3个因素:

  • IONP悬浮液浓度,浓度越高长度越长;
  • 流体拖拽力的速度,IONP会跟着磁场来回运动,当磁场拖拽速度更快的时候,IONP之间的内聚力被破坏,长度就会变短;
  • 磁场强度也是因素之一,“鬃毛”长度与磁场强度之间,存在正相关关系。
在实验的过程中,研究团队通过改变IONP的内聚力和刚性,实现了IONP在复杂表面的运动和清理。
在之后的实验中,研究团队用3D打印复制了一个人类口腔结构,在上述实验的基础上,成功实现了IONP的“牙线”形态,在细菌集结的牙齿缝隙中起到清理作用。
053501y3rgbauwcshhqage.jpg

牙刷微型机器人的除垢能力,依靠的是IONP的化学特性。
在此之前,已经有研究表明,IONP具有过氧化物酶样活性,可以催化过氧化氢达到抗菌效果,而IONP也已经被应用于生物膜的处理。
研究团队在一块固定的几何板上,精确引导IONP到需要清理的病菌区,IONP“鬃毛”与生物膜直接接触,同时在靠近病菌区的地方通过催化过氧化氢产生的活性氧,实现了原位杀灭细菌。
053501syyitiomyyyou2tn.jpg

为了验证收集诊断资料的能力,研究团队使用了一种白色念珠菌——一种细菌和真菌的病原体——通常存在于牙齿表面的生物膜中。
研究团队在收集了上述阶段的生物膜样品后,发现活性细菌和真菌都存在于IONP的“鬃毛”内。
这也证明IONP在清理过程中,可以将活性的病菌带出并作为牙医诊断口腔问题的证据。
053501syfhlxa4hzfh44gk.jpg

综上所述,以IONP作为载体的刷牙机器人,在理论上可以实现口腔清洁、诊断的能力,但能否真正在人体中工作,还需要证明一件事:
IONP会不会对生物口腔产生损坏。
为此,研究团队专门进行了生物相容性的分析,用IONP对一个体外猪颌模型进行处理。
实验结果发现,“刷牙”10分钟后,猪颌牙龈组织并没有受到损伤,而且IONP也没有显示出细胞毒性
也就是说,以IONP为载体的概念牙刷微型机器人,理论上可以投入应用。
053502y2vf86w7gv6l7zv2.jpg

研究团队目前正在持续优化刷牙微型机器人的运动控制,并考虑开发一种口腔贴合设备,降低刷牙微型机器人的使用门槛。
怎么样,这么厉害的刷牙微型机器人,你就不想来一个?
作者介绍

研究来自宾夕法尼亚大学的口腔医学学院和工程与应用科学学院,成果已经发表在《ACS纳米》杂志上。
053502ozdu8vuv55cqiudd.jpg

通讯作者Edward Steager博士,宾夕法尼亚大学高级研究调查员,博士后研究员。研究领域涉及自动化与机器人,微型机器人机电一体化等等。
053502zkpwvaaiw9rg9asb.jpg

共同通讯作者Hyun Koo博士,宾夕法尼亚大学牙科医学院教授,主要研究领域包括生物外基质、生物膜内微环境、以及EPS的产生和嵌入基质病原体之间的关系。
参考链接:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c01950
https://penntoday.upenn.edu/news/penn-dental-engineering-shapeshifting-microrobots-can-brush-and-floss-teeth
— 完 —
量子位 QbitAI · 头条号签约
关注我们,第一时间获知前沿科技动态

今日头条
免责声明:文章来源转载今日头条优质自媒体,版权归原创作者所有,转载无任何商业目的,如果侵犯了您的权益,请联系站长,我们会及时删除侵权内容,感谢您的理解,谢谢合作!
标签:机器人鬃毛
回复

使用道具 举报

 
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则


0关注

0粉丝

6124帖子

排行榜
作者专栏

关注我们:微信订阅

微信公众号

微信客服

全国服务热线:

189-8727-5712

网站名称:中享网

运营中心:云南省昆明市

联系邮箱:314562380#qq.com

Copyright   ©2014-2023  中享网Powered by©Discuz!技术支持:中享网     ( 滇ICP备16008358号-6 )|网站地图

免责声明:本站所刊载的各类形式(包括但不仅限于文字、图片、图表)的作品仅供参考使用,转载的目的在于传递更多信息及用于网络分享,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责。

本站所有资源收集于互联网,分享目的仅供大家学习与参考,版权归原创作者所有,如有侵权,请联系管理员及时删除!

滇公网安备 53011102001243号