懒得刷牙？微型机器人自动帮你搞定，还能牙刷牙线随时变换

果然，人类科技进步的原动力，就是懒惰。从洗碗机到扫地机器人，现在连刷牙微型机器人都来了。你没听错，就是那种可以在你口腔中清理病菌的机器人。而且这种微型机器人，还具备牙医助手的功能。

机器人怎么帮你刷牙？

可变形，能除垢，还能牙医采集诊断资料，是这种刷牙微型机器人的 3 大功能。实现这些功能的背后原理，是同时利用了氧化铁纳米颗粒（IONP）的磁场控制和化学特性。

具体来看：

IONP 可以通过改变磁场进行形态的变化，相信大家都看过类似的视频：而这一原理，目前已经被广泛运用于医学领域，刷牙微型机器人，也正是以 IONP 为载体实现的。首先，为了能对 IONP 进行可控变形，研究团队设计了一个具有机器人原理的磁场控制平台，能够通过改变磁场，来组装、重新配置和驱动 IONP 的上层结构。通过这个控制平台，IONP 就可以变成具备一定刚性，类似于鬃毛一样的形态，这些鬃毛可以像牙刷一样，刺穿牙齿表面的生物膜，直达牙垢覆盖面进行清理。而且，这些“鬃毛”还有一个能力，就是长度、覆盖面积可控，研究团队在对 IONP 悬浮液进行实验时发现，“鬃毛”长度和覆盖面积取决于 3 个因素：

1、IONP 悬浮液浓度，浓度越高长度越长；

2、流体拖拽力的速度，IONP 会跟着磁场来回运动，当磁场拖拽速度更快的时候，IONP 之间的内聚力被破坏，长度就会变短；

3、磁场强度也是因素之一，“鬃毛”长度与磁场强度之间，存在正相关关系。

在实验的过程中，研究团队通过改变 IONP 的内聚力和刚性，实现了 IONP 在复杂表面的运动和清理。

在之后的实验中，研究团队用 3D 打印复制了一个人类口腔结构，在上述实验的基础上，成功实现了 IONP 的“牙线”形态，在细菌集结的牙齿缝隙中起到清理作用。

牙刷微型机器人的除垢能力，依靠的是 IONP 的化学特性。

在此之前，已经有研究表明，IONP 具有过氧化物酶样活性，可以催化过氧化氢达到抗菌效果，而 IONP 也已经被应用于生物膜的处理。

研究团队在一块固定的几何板上，精确引导 IONP 到需要清理的病菌区，IONP“鬃毛”与生物膜直接接触，同时在靠近病菌区的地方通过催化过氧化氢产生的活性氧，实现了原位杀灭细菌。

为了验证收集诊断资料的能力，研究团队使用了一种白色念珠菌 —— 一种细菌和真菌的病原体 —— 通常存在于牙齿表面的生物膜中。

研究团队在收集了上述阶段的生物膜样品后，发现活性细菌和真菌都存在于 IONP 的“鬃毛”内。这也证明 IONP 在清理过程中，可以将活性的病菌带出并作为牙医诊断口腔问题的证据。

综上所述，以 IONP 作为载体的刷牙机器人，在理论上可以实现口腔清洁、诊断的能力，但能否真正在人体中工作，还需要证明一件事：IONP 会不会对生物口腔产生损坏。为此，研究团队专门进行了生物相容性的分析，用 IONP 对一个体外猪颌模型进行处理。实验结果发现，“刷牙”10 分钟后，猪颌牙龈组织并没有受到损伤，而且 IONP 也没有显示出细胞毒性。也就是说，以 IONP 为载体的概念牙刷微型机器人，理论上可以投入应用。

研究团队目前正在持续优化刷牙微型机器人的运动控制，并考虑开发一种口腔贴合设备，降低刷牙微型机器人的使用门槛。