تطوير روبوتات جديدة للحفاظ على سلامة الأسنان
طور باحثون مجموعة روبوتات متناهية الصغر مكونة من جزيئات نانوية من أكسيد الحديد، والتي لديها خصائص مغناطيسية.
وسيكون من الممكن عبر خلق مجال مغناطيسي إنشاء تكوينات باستخدام تلك الروبوتات الضئيلة وتوجيه حركتها بدقة، بحيث يتم استخدامها كشعيرات صغيرة تستخدم لإزالة بقايا الطعام من الأسنان، لتكون في تلك الحالة أشبه بخيط تنظيف الأسنان.
وتتمتع الروبوتات الضئيلة بقدرة على تحفيز مكوناتها لإطلاق جزيئات متناهية الصغر، بحيث عند استخدامها لتنظيف الأسنان يكون من الممكن إنتاج جزئيات ضئيلة مضادة للميكروبات، وبالتالي تكون مفيدة في عملية تنظيف الأسنان والقضاء على البكتيريا.
وأجرى الباحثون مجموعة من التجارب على الروبوتات الجديدة لاستخدامها مع أسنان البشر، حيث قاموا باستخدامها مع مجسم للأسنان البشرية بحيث يتم اختبار وصولها إلى مختلف الأماكن الضيقة بين الأسنان، وبالتالي يتم التأكد من التخلص الكامل من بقايا الطعام والبكتيريا، حفاظا على سلامة وصحة الأسنان.
وأشار الباحثون إلى أن التكوينات الروبوتية الجديدة ستسهل عملية العناية الروتينية اليومية بالفم، فعادة ما تشكل نظافة الفم بشكل دوري تحديا أمام بعض الأشخاص.
ويؤكد الدكتور هيون كو، الأستاذ بقسم تقويم الأسنان وأقسام صحة الفم المجتمعية وطب أسنان الأطفال بجامعة بنسلفانيا، أن تنظيف الأسنان بالفرشاة، ثم تنظيفها بالخيط، وغسل الفم في النهاية جيدا، تعتبر عملية يدوية متعددة الخطوات، لذلك فإن النظام الروبوتي الجديد يمكنه إنجاز المهام الثلاث بطريقة آلية لا تحتاج استخدام اليدين.
كما أشار إدوارد ستيغر، كبير الباحثين بكلية بنسلفانيا للهندسة والعلوم التطبيقية، إلى أنه يمكن تشكيل الجسيمات النانوية والتحكم فيها باستخدام الحقول المغناطيسية بطرق مبتكرة ودقيقة.
وقال إنه "من الممكن تشكيل شعيرات يمكن أن تمتد وتكتسح وحتى تنتقل ذهابًا وإيابًا عبر المساحات الضيقة، مثل الخيط إلى حد كبير. فالطريقة التي تعمل بها تشبه الطريقة التي قد تصل بها ذراع آلية وتنظيف السطح. يمكن برمجة النظام للقيام بتجميع الجسيمات النانوية والتحكم في حركتها تلقائيًا".
يُذكر أنه قبل عدة سنوات عملت مجموعة بحثية في جامعة بنسلفانيا على استخدام نفس النظام الروبوتي متناهي الصغر، ولكن مجال البحث كان مختلفا بعض الشيء، فقد كان تركيزهم على النشاط التحفيزي للجسيمات النانوية.
وقامت الدراسة البحثية في ذلك الوقت بتنشيط بيروكسيد الهيدروجين لإطلاق جزيئات قادرة على التخلص من البكتيريا المسببة لتسوس الأسنان.
وكان ستيغر من بين المجموعة البحثية القديمة، وكان هدفهم استخدام الجسيمات النانوية لبناء نظام روبوتي دقيق يمكن التحكم فيه باستخدام الطاقة المغناطيسية، ومن هنا نشأت فكرة المشروع البحثي الجديد.
وعمل الباحثون على تحسين حركات الروبوتات الصغيرة على لوح صغير من مادة تشبه الأسنان، ثم بدأوا اختبار تعديل أداء الروبوتات الدقيقة للتكيف مع التضاريس المعقدة لسطح الأسنان والمساحات الضيقة الفاصلة بين الأسنان وخط اللثة.
واعتمد الباحثون في دراستهم على استخدام نماذج الأسنان المطبوعة ثلاثية الأبعاد استنادًا إلى فحوصات الأسنان البشرية، وقاموا أخيرا بتجربة الروبوتات الدقيقة على أسنان بشرية حقيقية تم تركيبها بطريقة تحاكي وضع الأسنان في تجويف الفم.
وعلى هذه الأسطح المختلفة، وجد الباحثون أن نظام الميكروبيوتيك يمكن أن يقضي بشكل فعَّال على الأغشية الحيوية التالفة.
والنظام الروبوتي قابل للبرمجة بالكامل، حيث استخدم علماء الروبوتات والمهندسون في الفريق اختلافات في المجال المغناطيسي لضبط حركات الروبوتات الدقيقة، وكذلك التحكم في صلابة الشعيرات المكونة من الروبوتات الضئيلة وطولها.
وقد وجد الباحثون أن أطراف الشعيرات يمكن أن تكون صلبة بدرجة كافية لإزالة الأغشية الحيوية، ولكنها ناعمة بدرجة كافية لتجنب الإضرار باللثة.
ويقول الباحثون إن "طبيعة النظام القابلة للتخصيص يمكن أن تجعله لطيفًا بدرجة كافية للاستخدام السريري، ولكنه أيضًا مخصص وقادر على التكيف مع التصميمات الطبوغرافية الفريدة لتجويف الفم".