محمد الرخا - دبي - الأحد 10 يوليو 2022 11:00 مساءً - مثلما استبدل الكثير من الناس فرشاة أسنانهم اليدوية بفرشاة كهربائية، كذلك يمكن للروبوتات أن تدخل حقبة جديدة من تنظيف الأسنان.
وابتكر العلماء سربًا من الروبوتات الدقيقة المتغيرة الشكل التي يزعمون أنها تستطيع تنظيف أسنانك وشطفها وخيط تنظيفها جميعًا في نفس الوقت.
في دراسة حديثة، أظهر باحثون من جامعة بنسلفانيا أن نظام عدم استخدام اليدين يمكن أن يعمل بشكل فعال على أتمتة معالجة وإزالة البكتيريا المسببة لتسوس الأسنان ولوحة الأسنان.
وقال الخبراء إن النظام يمكن أن يكون ذا قيمة خاصة لأولئك الذين يفتقرون إلى البراعة اليدوية لتنظيف أسنانهم بفاعلية، بحسب صحيفة ”ديلي ميل“ البريطانية.
وتتمثل اللبنات الأساسية لهذه الروبوتات الدقيقة في جزيئات أكسيد الحديد النانوية التي لها نشاط تحفيزي ومغناطيسي.
وباستخدام مجال مغناطيسي، تمكن الباحثون بعد ذلك من توجيه حركتها وتكوينها لتشكيل هياكل تشبه الشعيرات التي تزيل البلاك من الأسطح العريضة للأسنان، أو خيوط طويلة يمكن أن تنزلق بين الأسنان مثل طول الخيط.
وفي كلتا الحالتين، يدفع التفاعل التحفيزي الجسيمات النانوية لإنتاج مضادات الميكروبات التي تقتل البكتيريا الفموية الضارة.
أجرى الفريق تجارب على أسنان بشرية وهمية وواقعية ووجدوا أن الميكروبات كانت قادرة على التحول إلى مجموعة متنوعة من الأشكال للتخلص تقريبًا من الأغشية الحيوية اللزجة التي تؤدي إلى تسوس الأسنان وأمراض اللثة.
وقال مؤلف الدراسة هيون كو، الأستاذ في قسم تقويم الأسنان في كلية طب الأسنان بجامعة بنسلفانيا: ”العناية الروتينية بالفم مرهقة ويمكن أن تشكل تحديات لكثير من الناس، وبخاصة أولئك الذين يجدون صعوبة في تنظيف أسنانهم“.
وأضاف: ”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 دون استخدام اليدين“.
وقال المؤلف المشارك في الدراسة إدوارد ستيغر، كبير الباحثين في كلية الهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة بنسلفانيا: ”يمكن تشكيل الجسيمات النانوية والتحكم فيها باستخدام المجالات المغناطيسية بطرق مدهشة“.
وتابع: ”نشكل شعيرات يمكن أن تمتد وتكتسح بل وتتنقل ذهابًا وإيابًا عبر مساحة، مثل الخيط إلى حد كبير، تشبه طريقة عملها الطريقة التي قد تصل بها ذراع آلية إلى سطح وتنظفه. يمكن برمجة النظام للقيام بتجميع الجسيمات النانوية والتحكم في الحركة تلقائيًا“.
وأضاف كو: ”تصميم فرشاة الأسنان ظل دون تغيير نسبيًا لآلاف السنين“. بينما أدت إضافة المحركات الكهربائية إلى رفع الشكل الأساسي ”الخشن على عصا“، ظل المفهوم الأساسي كما هو.
وقام الباحثون بتحسين حركات الروبوتات الصغيرة على لوح صغير من مادة تشبه الأسنان. بعد ذلك، اختبروا أداء الروبوتات، التكيف مع التضاريس المعقدة لسطح الأسنان، والأسطح بين الأسنان، وخط اللثة، باستخدام نماذج الأسنان المطبوعة الثلاثية الأبعاد بناءً على فحوصات الأسنان البشرية من عيادة الأسنان.
أخيرًا، جربوا الروبوتات الدقيقة على أسنان بشرية حقيقية تم تركيبها بطريقة تحاكي وضع الأسنان في تجويف الفم.
على هذه الأسطح المختلفة، وجد الباحثون أن نظام الميكروبيوتيك يمكن أن يقضي بشكل فعال على الأغشية الحيوية، ويزيلها من جميع مسببات الأمراض التي يمكن اكتشافها. وتمت الموافقة على جزيئات أكسيد الحديد النانوية لاستخدامات أخرى، وأظهرت اختبارات تشكيلات الشعر الخشن على نموذج حيواني أنها لا تضر بأنسجة اللثة.
استخدم علماء الروبوتات والمهندسون في الفريق اختلافات في المجال المغناطيسي لضبط حركات الروبوتات الدقيقة بدقة وكذلك 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.
يقول الباحثون إن الطبيعة القابلة للتخصيص للنظام يمكن أن تجعله لطيفًا بما يكفي للاستخدام السريري، ولكنه أيضًا مخصص وقادر على التكيف مع التصميمات الطبوغرافية الفريدة لتجويف فم المريض.
ولدفع هذا الابتكار إلى مرحلة الإتاحة للجمهور، يواصل الفريق تحسين حركات الروبوتات والنظر في وسائل مختلفة لتقديم الروبوتات الدقيقة من خلال أجهزة ملائمة للفم.
