Enjambres de micro-robots pueden limpiar los dientes convirtiéndose en formas de cepillo de dientes o hilo dental

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  Enjambres de micro-robots pueden limpiar los dientes convirtiéndose en formas de cepillo de dientes o hilo dental

En unos pocos años, podría simplemente desechar su kit de cuidado de los dientes, reemplazándolo con un robot que cambia de forma totalmente de ciencia ficción que actúa como cepillo de dientes, enjuague e hilo dental en uno.



La tecnología está lista para ofrecer una forma nueva y automatizada de realizar las tareas diarias mundanas pero críticas de cepillarse los dientes y usar hilo dental para aquellos que tienen dificultades para hacerlo, como amputados o discapacitados, tetrapléjicos o ancianos.





Los componentes básicos de estos microrobots son nanopartículas de óxido de hierro que tienen actividad tanto catalítica como magnética. Utilizando un campo magnético, los investigadores pudieron dirigir su movimiento y configuración para formar estructuras similares a cerdas que barren la placa dental de las grandes superficies de los dientes, o hilos alargados que pueden deslizarse entre los dientes como hilo dental.



En ambos casos, una reacción catalítica hace que las nanopartículas produzcan antimicrobianos que matan las bacterias orales dañinas en el lugar.



Los experimentos que utilizan este sistema en dientes humanos falsos y reales han demostrado que los ensamblajes robóticos pueden adaptarse a una variedad de formas para eliminar casi por completo la placa pegajosa que conduce a la caries dental y la enfermedad de las encías.



Desarrollado por un equipo multidisciplinario de la Universidad de Pensilvania, sus hallazgos establecieron una prueba de concepto para el sistema robótico en revista ACS Nano.



“El cuidado bucal de rutina es engorroso y puede ser un desafío para muchas personas, en particular para aquellas que tienen dificultades para cepillarse los dientes”, dice el autor Hyun (Michel) Koo, profesor del Departamento de Ortodoncia de la Escuela de Medicina Dental de Penn.



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“Tienes que cepillarte los dientes, luego usar hilo dental, luego enjuagarte la boca; es un proceso manual de varios pasos. La gran innovación aquí es que el sistema robótico puede realizar las tres operaciones de una sola manera automatizada y sin manos”.



“Las nanopartículas se pueden modelar y controlar con campos magnéticos de maneras asombrosas”, dice Edward Steager, autor de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Penn.



“Formamos cerdas que pueden estirarse, barrer e incluso transferirse de un lado a otro a través de un espacio, como si se usara hilo dental. La forma en que funciona es similar a cómo un brazo robótico podría alcanzar y limpiar una superficie. El sistema se puede programar para realizar automáticamente el ensamblaje de nanopartículas y el control de movimiento”.



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“El diseño del cepillo de dientes se ha mantenido relativamente sin cambios durante milenios”, dice Koo.



La innovación de los equipos nació de un poco de suerte. Los grupos de investigación de Penn Dental Medicine y Penn Engineering estaban interesados ​​en las nanopartículas de óxido de hierro, pero por razones muy diferentes. El grupo de Koo estaba intrigado por la actividad catalítica de las nanopartículas. Pueden activar el peróxido de hidrógeno para liberar radicales libres que pueden matar las bacterias que causan caries dental y degradar las biopelículas de la placa dental. Trucos y guías de los videojuegos más populares de pc, ps4, xbox, wii, android o iphone Trucos y guías de videojuegos



Mientras tanto, Steager y sus colegas ingenieros estaban explorando estas nanopartículas como bloques de construcción de microrobots controlados magnéticamente.



Con el apoyo de la universidad, los colaboradores de Penn unieron las dos aplicaciones en el trabajo en progreso, construyendo una plataforma para controlar electromagnéticamente los microrobots, permitiéndoles adoptar diferentes configuraciones y liberar antimicrobianos en el sitio para tratar y limpiar los dientes de manera efectiva.



“No importa si tiene dientes rectos o desalineados, se adaptará a diferentes superficies”, dice Koo. “El sistema puede adaptarse a todos los rincones y hendiduras de la cavidad oral”.



Los investigadores optimizaron los movimientos de los microrobots en una topografía compleja de la superficie del diente, las superficies interdentales y la línea de las encías, utilizando modelos dentales impresos en 3D basados ​​en escaneos de dientes humanos de la clínica dental. Luego, probaron los microrobots en dientes humanos reales que se montaron de una manera que imitaba la posición de los dientes en la cavidad oral.



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En estas diversas superficies, los investigadores descubrieron que los microbots podían matar eficazmente las biopelículas, librándolas de todos los patógenos detectables. Las nanopartículas de óxido de hierro fueron aprobadas por la FDA para otros usos y las pruebas de las formaciones de cerdas en un modelo animal demostraron que no dañaron el tejido de las encías.



El sistema, de hecho, es completamente programable; Los robots e ingenieros del equipo utilizaron variaciones en el campo magnético para afinar los movimientos de los microbots y controlar la rigidez y la longitud de las cerdas. Los investigadores encontraron que las puntas de las cerdas pueden ser lo suficientemente firmes para eliminar las biopelículas, pero lo suficientemente suaves para evitar daños en las encías.



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Para llevar esta tecnología a la clínica, el equipo de Penn continúa optimizando los movimientos de los robots y considerando diferentes formas de administrar los microrobots a través de dispositivos que se colocan en la boca.



Están ansiosos por ver que su dispositivo ayude a los pacientes.



“Tenemos esta tecnología que es tan efectiva o más efectiva que cepillarse los dientes y usar hilo dental, pero no requiere destreza manual”, dice Koo. “Nos gustaría ver que esto ayude a la población geriátrica y a las personas con discapacidad. Creemos que romperá las modalidades actuales y hará que el cuidado de la salud bucal avance significativamente”.



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