Je gebit reinigen met nanobots? Wetenschappers werken eraan

“We willen de mondgezondheid verbeteren voor mensen met een handicap en geriatrische populaties die niet de handvaardigheid hebben om routinematige mondzorg uit te voeren”, zegt tandarts-wetenschapper en senior auteur Dr. Hyun Koo. “Het is een onvervulde behoefte in de mondzorg en het is tijd voor technologische ontwikkeling.”

Magnetische deeltjes

De ‘robots’ zijn eigenlijk ijzeroxidedeeltjes op nanoschaal, elk ongeveer 100 keer kleiner dan een stuifmeelkorrel. In aanwezigheid van een magneet clusteren de nanodeeltjes in een soort borstelhaartjes die in de richting van het magnetische veld wijzen. Door fijn afgestelde aanpassingen aan het veld aan te brengen, konden de onderzoekers de bewegingen van de borstelharen precies richten, hun stijfheid aanpassen en ze inkorten of verlengen.

“Een van de geweldige dingen van het werken met magnetische velden is dat ze weefsels binnendringen en onschadelijk zijn op het niveau waarop we ze gebruiken. Dat betekent dat het systeem moeilijk toegankelijke ruimtes kan bereiken”, zegt microrobotica-ingenieur en co-senior auteur Dr. Edward Steager.

De onderzoekers testten de schrobkracht van de robots op verschillende oppervlakken, waaronder een 3D-geprint model van menselijke voortanden, echte menselijke voortanden gemonteerd op kunstmatig tandvlees en een gedeelte van een varkenskaak met tandvlees en tanden.

Verschillende functies

Deze ijzerstructuren kunnen van vorm veranderen. Van borstelachtige haren naar flossachtige snaren die zich aanpassen aan het tandoppervlak en de hoeken en gaten tussen de tanden schrobben. Een apart experiment toonde aan dat ze zacht genoeg zijn om het tandvlees van varkens onbeschadigd te laten, maar sterk genoeg om tandplak af te breken.

Als het gaat om het afbreken van tandplak, hebben deze robotachtige nanodeeltjes nog een truc in petto. Ze hebben een natuurlijk het vermogen om chemische reacties te veroorzaken die microbe-dodende moleculen vrijgeven. Er wordt dan in wezen een antimicrobiële spoeling aangemaakt. In de experimenten stelde dit de kleine robotlegers in staat om tandplak uit elkaar te halen en de bacteriën erin te doden. Daardoor bleven er geen detecteerbare levende ziekteverwekkers achter.

De volgende stap: klinische proeven

Maar voordat we een peloton kleine robots in onze mond sturen, zijn klinische proeven nodig, zeggen de onderzoekers. Om het robotsysteem te optimaliseren en betaalbaar te maken voor dagelijks gebruik, is het team van plan om prototypes te ontwerpen die in een mond passen. Ze stellen zich een programmeerbaar, volledig geautomatiseerd systeem voor dat zich kan aanpassen aan de unieke kenmerken van de mondholte van een persoon, waardoor gepersonaliseerde mondzorg mogelijk wordt.

Toepassingen buiten de tandheelkunde

De groep onderzoekt ook andere toepassingen. In een proof-of-concept-studie die onlangs is gepubliceerd in het Journal of Dental Research, toonden de onderzoekers aan dat microrobots magnetisch door het wortelkanaal kunnen worden geleid om biofilms te verwijderen en mogelijk medicijnen te vervoeren en af te leveren. Naast tandheelkunde zien de wetenschappers een rol weggelegd voor de technologie bij het reinigen van katheters, chirurgische implantaten en zelfs waterleidingen.

“Je ziet dat dit soort resultaten een heel nieuw gebied en nieuwe toepassingen opent. Beter dan dat wordt het niet in de wetenschap”, zegt Steager.

Bron:
ACS Nano