Микророботы в стоматологии

Корневые каналы зуба всегда причудливы по форме и строго индивидуальны. У каждого человека — свои. Если удалить нерв из канала, то стоматолог должен будет тщательно продезинфицировать его, чтобы исключить любые воспалительные процессы в будущем.

Основная причина инфекций — бактерии, оставшиеся в изгибах канала, так называемая биопленка. Здесь недопустима никакая небрежность. И тем не менее многие из нас по собственному опыту лечения знают, что такое воспаления, нагноения и кисты у вершины корневого канала. Однако у зубных врачей сегодня нет возможности как-то проверить эффективность обеззараживания.

Для этой поверки и самой дезинфекции ученые Пенсильванского университета под руководством доктора Алаа Бэйбир (Alaa Babeer) решили приспособить микророботов. В своей пионерской работе они предложили способы сделать это, перемещая в канале агрегаты на основе наночастиц оксида железа. Исследователи экспериментально показали, как управляемые микророботы точно достигают нужного места в канале, приносят с собой лекарство, чтобы разрушить биопленку, и локально берут бактериальные пробы для диагностики и выбора плана лечения.

Разработчики предложили два технологических подхода к этой идее. В первой технологии внешнее магнитное поле в канале концентрирует в сгустки помещенные туда наночастицы. Затем оно управляет их перемещением по корневому каналу к его вершине, где они катализируют разрушение биопленки или захватывают ее бактерии для анализа.

Второй метод использует гель с наночастицами, из которого на трехмерном принтере отпечатаны «винты» в виде двух геликоидов. Такой «винт» за счет своего правого или левого вращения может перемещаться по каналу вперед или назад, транспортировать лечебные вещества и оставлять их в нужном месте.

Для управления всеми этими процессами инженеры университета сконструировали электромагнитный прибор. Он собирает наночастицы в сгустки различной формы, заставляет геликоиды вращаться и сбрасывать лекарства. В будущем прибор станет небольшим устройством, помещающимся во рту пациента. Отследить в реальном времени положение сгустков и «винта» с наночастицами ученые смогли с помощью таких хорошо известных стоматологам методов, как интраоральное сканирование, мини-рентгеновские исследования и компьютерная томографии.

Авторы отмечают, что их магнитные технологии можно использовать, если надо добраться в любые труднодоступные части самого организма или различных его имплантов. Применимы эти технологии и для других медицинских целей, например для обеззараживания катетеров. (Journal of Dental Research,101,9,1009,2022)