Скопление различных микроорганизмов в тканях наших зубов может стать причиной серьезных инфекционных заболеваний в самых труднодоступных местах, поэтому ученые из Индийского института науки разработали ряд крошечных роботов-чистильщиков, которые, по их мнению, должны справиться с этой задачей. Наноразмерные механизмы с помощью магнитного поля направляются в микроскопические канальцы и убивают бактерии с помощью теплового излучения, предлагая безопасный и действенный способ повысить успешность стандартного лечения наших зубов.

Новая технология с использованием нанороботов может сделать лечение корневых каналов инфицированных зубов более безопасным и эффективным. Depositphotos

Новые биороботы появились благодаря попыткам команды найти новые и усовершенствованные способы борьбы с бактериями, обитающими в так называемых дентинных канальцах. Эти микроскопические каналы начинаются в пульпе внутри зуба и пронизывают дентин (твердую ткань зуба), располагающийся непосредственно под эмалью. (Их функция – обеспечивать физиологическую чувствительность зуба). Бактерии, скапливающиеся в таких канальцах, могут вызывать инфекции, требующие лечения корневого канала, однако некоторые микроорганизмы способны уклоняться от такой процедуры.

"Дентинные канальцы очень маленькие, и бактерии обитают глубоко в тканях", - объясняет член команды Шанмух Шринивас. "Современные методы недостаточно эффективны, чтобы проникнуть внутрь и уничтожить бактерии".

Лечение корневого канала подразумевает удаление инфицированных мягких тканей, называемых пульпой, и промывание зуба антибиотиками или химическими веществами, которые убивают бактерии, вызывающие инфекцию. Однако во многих случаях лечение не позволяет полностью удалить все микроорганизмы особенно такие устойчивые к антибиотикам бактерии, как Enterococcus faecalis. В предыдущей работе ученые добились определенного успеха, используя лазеры и ультразвук для повышения эффективности лечения. Впрочем, все эти методы имели свои недостатки, поскольку позволяли проникнуть в зуб лишь на 800 микрометров.

Теперь разработчики пошли по совершенно другому пути, обратившись к миру миниатюрных механизмов. В рамках нового эксперимента, исследователи разработали спиральных наноботов из диоксида кремния, покрытых железом, которыми можно управлять с помощью устройства, генерирующего магнитное поле низкой интенсивности и доставлять их на глубину до 2 000 микрометров.

Слева: Наноботы входят в дентинный каналец. Вверху и внизу по центру: Схематическое изображение и изображение электронного микроскопа наноробота, движущегося по дентинному канальцу к колонии бактерий. Справа: Посредством локально индуцированного тепла наноробот может убивать бактерии. Зеленым цветом выделены живые бактерии, красным - мертвые. Внизу справа показана полоса, где проводилось целенаправленное лечение в зубах человека ( Image: Theranautilus) 

Для демонстрации новой технологии ученые ввели роботов в образцы удаленных зубов, успешно перемещая их таким образом, чтобы они проникли глубоко в дентинные канальцы и уничтожили бактерии. Важно отметить, что после выполнения поставленной задачи роботы были успешно извлечены из образца зубной ткани.

"Ни одна другая технология на рынке сейчас не может этого сделать", - сказал член команды Дебаян Дасгупта.

Испытав роботов на мышиных моделях и доказав их безопасность и эффективность, авторы нового исследования намерены заняться внедрением технологии в коммерческую эксплуатацию через дочернюю компанию под названием Theranautilus. Кроме того, ученые работают над созданием специального медицинского устройства, которое стоматологи смогут использовать для внедрения и управления роботами внутри полости рта во время лечения корневого канала.

"Мы очень близки к внедрению этой технологии в клинических условиях, которая еще три года назад считалась чем-то фантастическим", - говорит Амбариш Гош, соучредитель компании Theranautilus. " Отрадно видеть, как простое научное любопытство превращается в медицинское вмешательство, которое может повлиять на здоровье миллионов людей в одной только Индии".

Исследование было опубликовано в журнале Advanced Healthcare Materials.

Источники: Indian Institute of Science, Journal Advanced Healthcare Materials. (https://iisc.ac.in/events/tiny-bots-that-can-deep-clean-teeth/) (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.202200232)