Saubere Zähne: Mikroroboter können die Mundhygiene verbessern

Etwa 3,5 Milliarden Menschen auf der Welt leiden unter den Folgen, die mit mangelnder Mundhygiene und unregelmäßigen Prophylaxebehandlungen einhergehen. Forscher:innen der University of Pennsylvania haben eine High-Tech-Lösung entwickelt, die unterm Strich aber auch eher in reichen Industrieländern zum Einsatz kommen dürfte: Sie wollen die Mundhygiene mit formwandlungsfähigen Mikrorobotern verbessern.

Eisenoxid-Nanopartikel reinigen den Mundraum

Die kleinen Roboter bestehen aus Eisenoxid-Nanopartikeln und können verschiedene Formen annehmen, sodass sie Zahnbürste, Zahnseide und sogar Mundwasser ersetzen können.

Entwickelt wurden die winzigen Roboter von einem interdisziplinären Team, das eher durch Zufall zusammenfand. Zahnmediziner:innen der University of Pennsylvania untersuchten die katalytische Wirkung von Eisenoxid-Nanopartikel zur Abtötung kariesverursachender Bakterien. Kolleg:innen aus den Ingenieurswissenschaften arbeiteten parallel daran, aus den gleichen Nanopartikeln magnetisch gesteuerte Mikroroboter zu entwickeln. Die beiden Forschungsgruppen erfuhren von der Schnittmenge zwischen ihren jeweiligen Projekten und entschieden sich dazu, an einem Robotersystem zu arbeiten, dass die Mundhygiene verbessern soll.

Sowohl mechanische als auch antibakterielle Reinigung

Dabei nutzen die Wissenschaftler:innen die katalytische Wirkung der Eisenoxid-Nanopartikel, um antimikrobiell wirkende Substanzen im Mund zu produzieren, die gegen die Mundbakterien wirken und gemeinsam mit der manuellen Reinigung durch die kleinen Roboter Zahnfleischerkrankungen und Karies verhindern sollen. Das System kann sich an verschiedene Oberflächen anpassen und wirkt so sowohl bei geraden Zähnen als auch bei Zahnfehlstellungen.

Die Forscher:innen testeten ihr System sowohl an 3D-gedruckten Zahnmodellen als auch an solchen mit menschlichen Zähnen und stellten fest, dass die antimikrobiellen Substanzen im Mundraum ihre Wirkung entfalteten und problematische Bakterien bekämpfen konnten. In Tierversuchen konnte das Team außerdem zeigen, dass weder die mikrobielle noch die mechanische Reinigung der Zähne das empfindliche Zahnfleischgewebe verletzten. Zudem sei der Einsatz von Eisenoxid-Nanopartikeln in der Medizin durch die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) bereits freigegeben, was die Zulassung des Systems erleichtern dürfte, wie das Team betonte.

Derzeit arbeiten die Forscher:innen daran, ihr System weiter zu optimieren. Dazu wollen sie ein variables Magnetfeld einsetzen, das die Bewegungen der Mikroroboter steuert und die Festigkeit und Länge ihrer Borsten bestimmt. Nach Abschluss der Optimierungen will das Team dann klinische Studien an menschlichen Probanden in Angriff nehmen.

via University of Philadelphia