懒得刷牙？微型机器人自动帮你搞定，还能牙刷牙线随时变换万博发自凹非寺量子位|公众号

万博发自凹非寺
量子位|公众号QbitAI果然，人类科技进步的原动力，就是懒惰。
从洗碗机到扫地机器人，现在连刷牙微型机器人都来了！
你没听错，就是那种可以在你口腔中清理病菌的机器人。
而且这种微型机器人，还具备牙医助手的功能：
不仅能够根据微型机器人构成材料的化学特性，清理导致蛀牙的牙齿生物膜和细菌，还能采集口腔中的病菌，帮助诊断口腔问题。
研究成果一经发表就引起热议，有网友甚至已经开始畅想，以后会不会连牙医都不需要了？

文章图片
看网名，这位老哥自己应该就是一位牙医，职业危机意识很敏感呀～（手动狗头）
机器人怎么帮你刷牙？可变形，能除垢，还能为牙医采集诊断资料，是这种刷牙微型机器人的3大功能。
实现这些功能的背后原理，是同时利用了氧化铁纳米颗粒（IONP）的磁场控制和化学特性。
具体来看：
IONP可以通过改变磁场进行形态的变化，相信大家都看过类似这样的视频：

文章图片
而这一原理，目前已经被广泛运用于医学领域，刷牙微型机器人，也正是以IONP为载体实现的。
首先，为了能对IONP进行可控变形，研究团队设计了一个具有机器人原理的磁场控制平台，能够通过改变磁场，来组装、重新配置和驱动IONP的上层结构。
通过这个控制平台， IONP就可以变成具备一定刚性，类似于鬃毛一样的形态，这些鬃毛可以像牙刷一样，刺穿牙齿表面的生物膜，直达牙垢覆盖面进行清理。

文章图片
而且，这些“鬃毛”还有一个能力，就是长度、覆盖面积可控，研究团队在对IONP悬浮液进行实验时发现， “鬃毛”长度和覆盖面积取决于3个因素：
IONP悬浮液浓度，浓度越高长度越长；流体拖拽力的速度， IONP会跟着磁场来回运动，当磁场拖拽速度更快的时候， IONP之间的内聚力被破坏，长度就会变短；磁场强度也是因素之一， “鬃毛”长度与磁场强度之间，存在正相关关系。在实验的过程中，研究团队通过改变IONP的内聚力和刚性，实现了IONP在复杂表面的运动和清理。
在之后的实验中，研究团队用3D打印复制了一个人类口腔结构，在上述实验的基础上，成功实现了IONP的“牙线”形态，在细菌集结的牙齿缝隙中起到清理作用。

文章图片
牙刷微型机器人的除垢能力，依靠的是IONP的化学特性。
在此之前，已经有研究表明， IONP具有过氧化物酶样活性，可以催化过氧化氢达到抗菌效果，而IONP也已经被应用于生物膜的处理。
【懒得刷牙？微型机器人自动帮你搞定，还能牙刷牙线随时变换】研究团队在一块固定的几何板上，精确引导IONP到需要清理的病菌区， IONP“鬃毛”与生物膜直接接触，同时在靠近病菌区的地方通过催化过氧化氢产生的活性氧，实现了原位杀灭细菌。

文章图片
为了验证收集诊断资料的能力，研究团队使用了一种白色念珠菌——一种细菌和真菌的病原体——通常存在于牙齿表面的生物膜中。
研究团队在收集了上述阶段的生物膜样品后，发现活性细菌和真菌都存在于IONP的“鬃毛”内。