سرب من الروبوتات الدقيقة ينظف أسنانك

فيلادلفيا (الولايات المتحدة) - على مدى عقود طويلة لم تنجح الفرشاة الكهربائية بالحلول مكان الفرشاة اليدوية في تنظيف الأسنان. ولكن العلماء يأملون أن ندخل حقبة جديدة من تنظيف الأسنان تحت أسراب من الروبوتات الدقيقة.

ونجح فريق من العلماء في ابتكار سرب من الروبوتات الدقيقة متغيرة الشكل التي يزعمون أنها تستطيع تنظيف أسنانك وشطفها جميعا في نفس الوقت.

وفي دراسة لإثبات أهمية التقنية الجديدة والتعريف بها، أظهر باحثون من جامعة بنسلفانيا أن نظام عدم استخدام اليدين يمكن أن يعمل بشكل فعال على أتمتة معالجة البكتيريا المسببة لتسوس الأسنان وإزالتها.

وقال الخبراء إن النظام يمكن أن يكون ذا قيمة خاصة لأولئك الذين يفتقرون إلى البراعة اليدوية لتنظيف أسنانهم بفعالية. واللبنات الأساسية لهذه الروبوتات الدقيقة هي جزيئات أكسيد الحديد النانوية التي لها نشاط تحفيزي ومغناطيسي.

وباستخدام مجال مغناطيسي تمكّن الباحثون بعد ذلك من توجيه حركتها وتكوينها لتشكيل هياكل تشبه الشعيرات التي تزيل طبقة البلاك من أسطح الأسنان، أو خيوطا طويلة يمكن أن تنزلق بين الأسنان.

تحفيز مغناطيسي

وفي كلتا الحالتين، يدفع التفاعل التحفيزي الجسيمات النانوية لإنتاج مضادات الميكروبات التي تقتل البكتيريا الفموية الضارة. وأجرى الفريق تجارب على أسنان بشرية وهمية وأخرى واقعية ووجدوا أن الميكروبات كانت قادرة على التحول إلى مجموعة متنوعة من الأشكال للتخلص تقريبا من الأغشية الحيوية اللزجة التي تؤدي إلى تسوس الأسنان وأمراض اللثة.

وقال إدوارد ستيغر، كبير الباحثين في كلية الهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة بنسلفانيا، “يمكن تشكيل الجسيمات النانوية والتحكم فيها باستخدام المجالات المغناطيسية بطرق مدهشة. نحن نشكل شعيرات يمكن أن تمتد، وتكتسح، بل وتتنقل ذهابا وإيابا عبر مساحة، مثل الخيط إلى حد كبير. الطريقة التي تعمل بها تشبه الطريقة التي يمكن للذراع الروبوتية الوصول إليها وتنظيف السطح. ويمكن برمجة النظام للقيام بتجميع الجسيمات النانوية والتحكم في الحركة تلقائيا”.

وقال هيون كو، أستاذ في قسم تقويم الأسنان في كلية طب الأسنان بجامعة بنسلفانيا والمشارك في إعداد الدراسة، “العناية الروتينية بالفم مرهقة ويمكن أن تشكل تحديات للكثير من الناس، وخاصة أولئك الذين يجدون صعوبة في تنظيف أسنانهم. عليك أن تغسل أسنانك بالفرشاة، ثم تنظف أسنانك بالخيط، ثم تشطف فمك؛ إنها عملية يدوية متعددة الخطوات. الابتكار الكبير هنا هو أن نظام الروبوتات يمكنه القيام بالأمور الثلاثة بطريقة آلية واحدة ‘ثلاثة في واحد’ من دون استخدام اليدين”.

وأضاف كو “تصميم فرشاة الأسنان ظل دون تغيير نسبيا للآلاف من السنين”. وبينما أدت إضافة المحركات الكهربائية إلى رفع الشكل الأساسي “الخشن على عصا”، ظل المفهوم الأساسي كما هو. إنها تقنية لم تتطور منذ عقود.

وقام الباحثون بتحسين حركات الروبوتات الصغيرة على لوح صغير من مادة تشبه الأسنان. وبعد ذلك، اختبروا أداء الروبوتات من خلال التكيف مع التضاريس المعقدة لسطح الأسنان، والأسطح بين الأسنان، وخط اللثة، باستخدام نماذج الأسنان المطبوعة ثلاثية الأبعاد بناء على فحوصات الأسنان البشرية من عيادة الأسنان.

نظام قابل للبرمجة

وأخيرا، جربوا 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 فعال على الأغشية الحيوية، ويزيلها من جميع مسببات الأمراض التي يمكن اكتشافها.

وقال كو “لا يهم إذا كانت لديك أسنان مستقيمة أو أسنان منحرفة، فستتكيف مع الأسطح المختلفة”. ويمكن للنظام “التكيف مع جميع الزوايا والشقوق في تجويف الفم. والنظام قابل للبرمجة بالكامل أيضا”.

واستخدم علماء الروبوتات والمهندسون في الفريق اختلافات في المجال المغناطيسي لضبط حركات الروبوتات الدقيقة بدقة بالإضافة إلى التحكم في صلابة الشعيرات وطولها. ووجدوا أن أطراف الشعيرات يمكن أن تكون صلبة بدرجة كافية لإزالة الأغشية الحيوية ولكنها ناعمة بدرجة كافية لتجنب تلف اللثة.

ويقول الباحثون إن الطبيعة القابلة للتخصيص للنظام يمكن أن تجعله لطيفا بما يكفي للاستخدام السريري، ولكنه أيضا مخصص وقادر على التكيف مع التصميمات الطبوغرافية الفريدة لتجويف فم المريض.

وقال كو "لدينا هذه التقنية التي تعادل أو تفوق فاعلية تنظيف الأسنان بالفرشاة والخيط ومع ذلك لا تتطلب مهارة يدوية. ونود أن نرى كيف يساعد هذا المسنين والأشخاص ذوي الإعاقة. نعتقد أنها ستنهي الأساليب المستخدمة حاليا وتحقق رعاية أفضل بكثير للحفاظ على صحة الفم".