Micro-robots: Tương lai của nha khoa?

58

Bạn đã bao giờ tưởng tượng một ngày, có một “đội quân” robot nhỏ bé lao vào miệng bạn để làm sạch răng miệng? Nghe thật kì dị, nhưng nó có thể là một trong những cách hiệu quả nhất để đối phó với các màng vi khuẩn bao phủ những chiếc răng của chúng ta, thậm chí có thể áp dụng với ống nước hay ống thông, và các vật dụng khó lau chùi khác.

Với các chuyển động chính xác, robot siêu vi (microrobot) có thể làm sạch các màng sinh học trên một tấm kính

Hãy thử di lưỡi của bạn xung quanh răng của mình, bạn sẽ cảm thấy những màng vi khuẩn bao phủ lấy chúng. Màng vi khuẩn là lớp các vi sinh vật, vi khuẩn tập hợp lại, dính các thành tế bào của chúng lại với nhau, liên kết trong các cấu trúc ba chiều, kết nối với nhau bằng các loại polymer. Chúng hoạt động như những cộng đồng cộng sinh siêu nhỏ.

Chúng hình thành ở khắp mọi nơi, không chỉ trong miệng chúng ta như mảng bám răng, mà còn ở trên các đĩa bẩn, trên đá, trong đường ống, các thiết bị phẫu thuật, bất cứ nơi nào chất lỏng và vi khuẩn gặp nhau và khi vi khuẩn xâm nhập vào những nơi này, chúng có khả năng kháng được các loại kháng sinh hơn bình thường.

Không chỉ vậy, liên kết giữa chúng cũng rất khó để phá vỡ. Đó cũng là lí do tại sao các nha sĩ phải dành rất nhiều thời gian để cạo sạch các mảng bám trên răng.

Và từ đó, robot siêu vi ra đời. Các nhà nghiên cứu đến từ Viện Y học và Viện Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng của Đại học Pennsylvania (uPenn) đã hợp tác tạo ra các robot hoạt động như những lưỡi cày nhỏ có thể được sử dụng để phá vỡ màng sinh học và làm sạch nhiều bề mặt khác nhau. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng các hạt nano oxit sắt để chế tạo các robot siêu nhỏ mà họ có thể điều khiển từ xa bằng từ trường. Nhóm nha khoa cũng đã phát hiện ra rằng các hạt oxit sắt có thể xúc tác cho phản ứng kích hoạt hydro peroxide, giải phóng các gốc tự do, tiêu diệt được cả những vi khuẩn kháng kháng sinh nhất và phá vỡ các màng vi khuẩn sinh học.

Một Viện có được công nghệ, một Viện thì có lĩnh vực cần được ứng dụng. Vì vậy, một nghiên cứu hợp tác đã diễn ra với sự kết hợp giữa các nha khoa và các nhà khoa học. Thành quả của sự hợp tác này chính là Robot chống vi khuẩn xúc tác (Catalytic Antimicrobial Robots – CAR) được làm từ các hạt nano oxit, đúc thành các hình dạng helicoid và đã được kiểm nghiệm hiệu quả trong các ứng dụng phá hủy màng vi khuẩn sinh học.

Nhìn chung những robot siêu vi này mang lại kết quả rất khả quan. Nhóm nghiên cứu đã cho CAR lên một mặt kính và điều khiển chúng chạy xung quanh bằng từ tính để làm sạch cả bề mặt kính phẳng và ống thủy tinh kèm theo. Các robot siêu nhỏ không chỉ phá vỡ màng vi khuẩn sinh học, mà chúng còn kéo cả những thứ đã được dọn sạch ra ngoài, không hề để lại dấu vết nào của màng vi khuẩn.

Từ thành công bước đầu đó, nhóm nghiên cứu đã chuyển sang thực hiện thí nghiệm trên một chiếc răng người và nhận thấy rằng những con robot không chỉ có khả năng làm sạch bề mặt bên ngoài rất hiệu quả mà còn có thể làm sạch các khu vực khó tiếp cận như kẽ răng, nơi những màng vi khuẩn sinh học thường sinh sôi nảy nở và rất khó để làm sạch bằng các phương pháp truyền thống. Hơn nữa, khi chúng phá vỡ các màng sinh học này xong, chúng ngay lập tức dọn sạch tất cả, khiến cho các màng vi khuẩn sinh học mới khó hình thành hơn nhiều.

Ông Hyun (Michel) Koo, đến từ Viện Nha khoa uPenn cho biết “Các phương pháp hiện tại để làm sạch màng vi khuẩn sinh học không thực sự hiệu quả vì chúng không có khả năng thực hiện đồng thời tất cả nhiệm vụ làm sạch ma trận bảo vệ, tiêu diệt vi khuẩn và loại bỏ các vi khuẩn phân hủy sinh học. Những con robot này có thể làm cả ba cùng một lúc rất hiệu quả, lại còn không để lại bất kỳ dấu vết nào”.

Vậy tiếp theo cần làm gì? Để đưa những nghiên cứu này vào sử dụng lâm sàng, nhóm đã bắt đầu làm việc với Trung tâm Y tế, Thiết bị và Công nghệ Penn. Nhóm nghiên cứu cũng cho biết hệ thống của họ có thể được ứng dụng trong việc giảm nguy cơ nhiễm khuẩn trong phẫu thuật cấy ghép hoặc lau chùi cho đường ống nước và ống thông sạch sẽ.

Có thể thấy, với triển vọng hiện tại, sẽ không mất quá nhiều thời gian để các nha sĩ có thể thay thế các dụng cụ làm sạch bằng một đội CAR đi vào miệng bạn, được điều khiển bằng từ tính. Hiệu quả làm sạch sẽ kéo dài lâu hơn, tiêu diệt triệt để nhiều vi khuẩn hơn. Và nếu các nha sĩ mà có hoài niệm về thú vui được trêu chọc bạn khi miệng bạn mở to, thì giờ họ lại có thể chọc bạn khi bạn có một cái miệng đầy robot.

Nguồn: University of Pennsylvania

Tin liên quan: