懒得刷牙？微型机器人自动为你处理，还可以随时更换牙刷和牙线。果然，人类技术进步的原动力是懒惰。从洗碗机到扫地机器人，现在连微型刷牙机器人都来了！你没听错，就是那种可以清洁口腔细菌的机器人。而且，这款微型机器人还具备牙科助手的功能：它不仅可以根据构成微型机器人的材料的化学特性，清理牙齿生物膜和导致蛀牙的细菌，还可以将细菌收集到牙齿中。口腔有助于诊断口腔问题。研究结果一出，就引起热议。甚至有网友开始想象，以后是不是不需要牙医了？看网名，这位老哥本人应该是牙医，职业危机感非常敏感~（手动狗头）机器人怎么帮你刷牙？可变形、除垢、为牙医收集诊断数据是这款微型刷牙机器人的三大功能。实现这些功能背后的原理是同时利用氧化铁纳米粒子(IONP)的磁场控制和化学特性。具体来说：IONP可以通过改变磁场来改变它的形状。相信大家都看过这样的视频：而且这个原理在医学领域也得到了广泛的应用。以IONP为载体，还实现了微型刷牙机器人。的。首先，为了实现IONP的可控变形，研究团队利用机器人原理设计了一个磁场控制平台，可以通过改变磁场来组装、重构和驱动IONP的上层结构。通过这个控制平台，IONP可以变得坚硬，类似于刷毛。这些刷毛可以像牙刷一样刺破牙齿表面的生物膜，到达牙垢覆盖的表面进行清洁。而且，这些“鬃毛”还拥有控制长度和覆盖范围的能力。研究团队在对IONP悬浮液进行实验时发现，“鬃毛”的长度和覆盖面积取决于三个因素：IONP悬浮液的浓度，浓度越高，长度越长；流体拖曳力的速度，IONP会随着磁场来回运动，磁场拖曳速度越快，IONP之间的凝聚力就被破坏，长度就会变短；磁场强度也是一个因素之一，“鬃毛”的长度与磁场强度呈正相关关系。实验过程中，研究团队通过改变IONP的内聚力和刚度，实现了IONP在复杂表面的运动和清洁。在随后的实验中，研究团队使用3D打印复制了一个人体口腔结构。在以上实验的基础上，成功实现了“牙线”形态的IONP，可以清理细菌聚集的牙缝。微型牙刷机器人的除垢能力依赖于IONP的化学性质。以往的研究表明，IONP具有类过氧化物酶活性，可以催化过氧化氢达到抗菌作用，IONP也被应用于生物膜的处理。在一块固定的几何板上，研究团队将IONP精确引导至需要清洁的病菌区域。IONP“鬃毛”与生物膜直接接触，同时催化菌区附近过氧化氢产生的活性氧。就地杀死细菌。为了测试收集诊断数据的能力，研究小组使用了白色念珠菌菌株——一种细菌和真菌病原体——常见于牙齿表面的生物膜中。研究团队从上述阶段采集生物膜样本后，发现IONP的“鬃毛”内同时存在活性细菌和真菌。这也证明IONP在清洁过程中可以带出活性病菌，为牙医诊断口腔问题提供依据。综上所述，以IONP为载体的牙刷机器人理论上可以实现口腔清洁和诊断能力，但能否真正在人体中发挥作用还需要证明一件事：IONP是否会对生物口腔造成损伤。为此，研究团队进行了生物相容性分析，使用IONP治疗体外猪颌骨模型。实验结果发现，经过10分钟的“刷牙”，猪颌骨的牙龈组织没有受到损伤，IONP也没有表现出细胞毒性。也就是说，基于IONP的概念牙刷微型机器人理论上是可以投入应用的。研究团队目前正在持续优化刷牙微型机器人的运动控制，并正在考虑开发一种适口装置，以降低刷牙微型机器人的使用门槛。怎么样，这么厉害的微型刷牙机器人，你不想拥有一个吗？作者介绍了宾夕法尼亚大学牙科医学院和工程与应用科学学院的研究，成果已发表在期刊《ACS纳米》上。通讯作者EdwardSteager，博士，宾夕法尼亚大学高级研究员和博士后研究员。研究领域涉及自动化与机器人、微型机器人机电一体化等。共同通讯作者HyunKoo博士是宾夕法尼亚大学牙科医学院教授。他的主要研究领域包括外生基质、生物膜内的微环境，以及EPS生产与嵌入基质中的病原体之间的关系。
