牙科护理的未来可能会有新的机器人盟友。

宾夕法尼亚大学的一组研究人员开发了一种自动、免提的口腔卫生系统，可以适应您的牙齿形状。

根据该大学 7 月份发表的一篇文章，研究人员声称该系统可以比牙刷和牙线更有效地清洁牙齿。

这项技术最终会取代我们目前的口腔健康习惯吗？让我们来了解一下。

这些变形的微型机器人可以刷牙和用牙线清洁牙齿。以刷毛状结构排列的氧化铁纳米颗粒机器人微群有效地清除了牙齿上的牙菌斑。

本发明的正式名称是表面形貌自适应机器人上层建筑（STARS）。它由精确引导的微型机器人组成，这些微型机器人由具有催化和磁性活性的氧化铁纳米颗粒制成，并且可以使用磁场进行成形。

在概念验证研究中，一组可编程电磁体被放置在容器的两侧，容器的水溶液中含有氧化铁纳米颗粒。

这些电磁体可以通过微控制器进行协调，产生磁场，根据需要重新排列纳米颗粒。

纳米颗粒配置成群状结构，对电磁体产生的磁活动产生反应，形成刷毛状结构，可以从牙齿的宽阔表面或细长的细绳上扫除牙菌斑，这些细长的细绳可以像一根牙线一样在牙齿之间滑动。

也可以使这些结构在多个方向和运动模式上移动，以适应患者牙齿的形状、大小、角度、分离和独特的地形特征。

该研究的作者之一爱德华·斯蒂格 (Edward Steager) 说：“我们形成的刷毛可以延伸、扫过，甚至在空间中来回移动，就像使用牙线一样。”

“它的工作方式类似于机械臂伸出并清洁表面的方式。该系统可以编程为自动进行纳米粒子组装和运动控制，”同时也是该学院高级研究人员的 Steager 补充道。

机器人微群可以进入凹坑和裂缝（牙齿的凹槽）、牙龈缝隙（牙齿和牙龈之间的小空间）以及口腔中其他难以到达的位置。

宾夕法尼亚大学正畸学系和社区口腔健康系教授Hyun Michel Koo 说：“不管你的牙齿是直牙还是错位，它都会适应不同的表面。”

“该系统可以适应口腔中的所有角落和缝隙。”

刷毛也可以根据需要制成更硬或更软。较硬的刷毛可用于清洁牙齿的坚硬表面，而较软的刷毛更适合牙龈和靠近它们的牙齿部分。

用户还可以根据自己的敏感度对微型机器人进行控制和编程，这样它们就可以防止因剧烈刷牙而导致的牙龈损伤或牙龈酸痛。这在动物模型上进行了测试。

告别牙刷？

口腔卫生工具已经使用了数千年。尽管现代牙刷直到 1938 年才被发明出来，但即使在古代文明中也可以找到前体。

众所周知，希腊人和罗马人使用牙签清洁牙齿。在秦代墓葬（公元前201-256年）中发现了类似的由树枝制成的文物。

在公元前 3000 年的埃及墓葬和公元前 1600 年的中国记录中发现了咀嚼棒——细细的树枝或根被咀嚼以松开一端的纤维，然后用它们摩擦牙齿。到公元前 3500 年，在美索不达米亚南部（现在的伊拉克）已知最早的文明苏美尔也使用咀嚼棒。

第一支牙刷被认为是在唐朝（619-907）的某个时候在中国创造的。它是由连接在竹子或骨头制成的手柄上的猪鬃制成的。虽然这个概念在 17 世纪传到了欧洲，但直到 1770 年代英国人威廉·阿迪斯开始从西伯利亚和中国北方进口粗野猪鬃来大量生产高质量的牙刷，这个想法才真正流行起来。最终，一些刷子中的猪鬃被马尾毛取代，以制成更柔软的牙刷。

天然动物刷毛一直使用到 20 世纪，当时更耐用、更卫生的合成纤维（主要是尼龙）被添加到工具的设计中。

今天，牙刷是一种大规模生产的基本元素，在日常口腔卫生中发挥着重要作用。

问题是我们都有不同的牙齿和牙龈，以及不同的敏感性，而牙刷的制造形状有限，不可定制。

宾夕法尼亚大学的研究人员意识到，定制是根除牙菌斑的基础。

牙菌斑是一种充满微生物细胞的生物膜，附着在牙齿表面，会导致龋齿、口臭（口臭）和牙龈疾病。

我们刷牙和使用牙线试图消除这种生物膜，但我们目前的工具无法清洁和消毒我们口腔的每个角落。

从这个意义上说，宾夕法尼亚大学创建的机器人组件的适应性及其微尺度精度已被证明在 3D 打印牙齿模型和真人牙齿的测试中有效去除生物膜。

更棒的是，微型机器人的纳米颗粒还具有杀死细菌的催化特性。

氧化铁纳米颗粒能够在机械清洁部位从过氧化氢中产生羟基自由基。这是一种即时、实时的抗菌治疗，与机械清洁相结合，有望将牙科疾病的预防提升到一个新的水平。

这项发明将帮助谁？

宾夕法尼亚大学的研究人员预计，这项创新对老年人和/或可能缺乏自己刷牙和使用牙线的灵巧性的残疾人特别有帮助。

“日常口腔护理很麻烦，会给许多人带来挑战，尤其是那些难以清洁牙齿的人，”Hyun Michel Koo 补充道。“你必须刷牙，然后用牙线清洁牙齿，然后漱口；这是一个手动的多步骤过程。这里最大的创新是机器人系统可以以单一、免提、自动化的方式完成所有三项工作。”

此外，该系统可以帮助牙医在感染时做出正确的诊断。这是因为微型机器人可以穿透生物膜并从口腔中难以到达的地方取回样本。然后，牙科医生可以使用这些样本来检测导致感染的病原体并进行相应的治疗。

“表面形貌自适应机器人上层结构”被证明在检测细菌细胞、真菌细胞和病毒方面是有效的，这就是为什么这项创新不仅对牙科的局部诊断采样很重要，而且对其他领域的病原体检测和消毒也很重要处理生物膜污染、难以触及的表面。

时间会证明基于这项研究的产品的普遍有用性。到目前为止，氧化铁纳米颗粒已被美国食品和药物管理局 (FDA) 批准用于治疗癌症和缺铁、作为口服胃肠道成像剂和磁共振成像 (MRI) 剂。

我们将不得不等待，看看氧化铁纳米粒子是否会在不久的将来被批准用于微型机器人和其他相关应用。