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I ricercatori sviluppano microrobot per rompere la placca

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PHILADELPHIA, USA: La lotta contro la placca è stata una battaglia di lunga data. In una scoperta che potrebbe dare ai dentisti il bordo superiore, i ricercatori della University of Pennsylvania hanno sviluppato uno sciame di microrobot, diretto da magneti, che può rompere e rimuovere il biofilm dentale da un dente. L'innovazione è il risultato di una collaborazione interdisciplinare tra dentisti, biologi e ingegneri.

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Il ricercatore capo Prof. Hyun Koo, della University of Pennsylvania School of Dental Medicine (Penn Dental Medicine), ha detto che lo sviluppo era veramente un'interazione sinergica e multidisciplinare. "Stiamo sfruttando l'esperienza di microbiologi, medici-scienziati e ingegneri per progettare il miglior sistema di eradicazione microbica possibile. Questo è importante per altri campi biomedici che affrontano biofilm resistenti ai farmaci mentre ci avviciniamo ad un'era post-antibiotica", ha spiegato.

Questa collaborazione è nata dopo che Koo e i suoi colleghi hanno fatto progressi nell'abbattere la matrice dei biofilm utilizzando nanoparticelle contenenti ossido di ferro che funzionano cataliticamente, attivando il perossido di idrogeno per rilasciare radicali liberi che possono uccidere i batteri e distruggere i biofilm in modo mirato. Il team della Penn Dental Medicine ha scoperto che i gruppi della Penn Engineering, guidati dal Dr. Edward Steager, dal Prof. Vijay Kumar e dal Prof. Kathleen Stebe, stavano lavorando con una piattaforma robotica che utilizzava nanoparticelle di ossido di ferro molto simili come mattoni per microrobot. Gli ingegneri controllano il movimento di questi robot utilizzando un campo magnetico, consentendo loro di guidarli senza fili.

Insieme, il team della scuola trasversale ha progettato, ottimizzato e testato due tipi di sistemi robotici, che il gruppo ha chiamato robot antimicrobici catalitici, o CARs. Un sistema lavora sulle superfici e l'altro opera all'interno di spazi confinati. Dopo aver testato i robot su biopellicole che crescono su una superficie di vetro piana o in tubi di vetro chiusi, i ricercatori hanno testato la rimozione del biopellicola da parti difficili da raggiungere di un dente umano. Secondo i ricercatori, i CARs sono stati in grado di degradare e rimuovere i biofilm batterici non solo dalla superficie di un dente, ma anche da una delle parti più difficili da raggiungere di un dente, l'istmo.

"I trattamenti esistenti per i biofilm sono inefficaci perché non sono in grado di degradare simultaneamente la matrice protettiva, uccidendo i batteri incorporati e rimuovendo fisicamente i prodotti biodegradabili", ha osservato Koo. "Questi robot possono fare tutti e tre insieme in modo molto efficace, senza lasciare tracce di biopellicola."

"Il trattamento dei biofilm che si verificano sui denti richiede una grande quantità di lavoro manuale, sia da parte del consumatore che del professionista. Speriamo di migliorare le opzioni di trattamento e di ridurre la difficoltà di cura", ha detto Steager.

Il team spera ora di trasformare la sua invenzione in applicazione clinica e ha ricevuto il sostegno del Penn Center for Health, Devices and Technology, un'iniziativa sostenuta dalla Perelman School of Medicine, Penn Engineering e dall'Office of the Vice Provost for Research della University of Pennsylvania.