Micro-robots schieten tandarts te hulp.

We hebben er allemaal mee te maken: tandplak. Eigenlijk is het niets anders dan een opeenhoping van bacteriën die zichzelf met een zelfgeproduceerd slijm aan een oppervlak – in dit geval: de tanden of kiezen – hechten. Zo’n in slijm gehulde verzameling bacteriën – ook wel een biofilm genoemd – is lastig te verwijderen, omdat het slijm de bacteriën beschermt. “Het behandelen van biofilms op de tanden is veel werk,” bevestigt onderzoeker Hyun Koo. “Zowel voor de consument als de professional.” Maar daar kan wel eens verandering in gaan komen. Koo en collega’s hebben namelijk microscopisch kleine robots ontwikkeld die in staat zijn om biofilms te verwijderen.

Eerdere studies
Met de microrobots borduren Koo en collega’s voort op eerdere studies. Zo ontwikkelden ze eerder nanodeeltjes die ijzeroxide bevatten en door waterstofperioxide te activeren vrije radicalen vrij laten komen die bacteriën doden en biofilms vernietigen. Tegelijkertijd werkte een andere onderzoeksgroep aan dezelfde universiteit aan een robotisch platform waarbij ijzeroxide bevattende nanodeeltjes gebruikt werden als bouwblok voor microrobots. Deze robots werden in beweging gebracht en gestuurd met behulp van een magnetisch veld. Wat betekent dat men ze draadloos kon controleren. De twee onderzoeksgroepen sloegen de handen ineen en ontwikkelden ijzeroxide bevattende nanodeeltjes in een oplossing die met behulp van magneten naar te verwijderen biofilms kunnen worden gestuurd.


Experimenten
De robotjes hebben hun waarde reeds bewezen. Zo lieten de onderzoekers ze los op biofilms die op een glazen oppervlak groeiden. De robotjes bleken prima in staat te zijn om de biofilms op te breken en te verwijderen. En ook het verwijderen van biofilms die zich op tanden bevonden, was geen probleem. Bovendien tonen de onderzoekers middels experimenten aan dat de microrobots er ook in slagen om biofilms op één van de lastigst te bereiken delen van het menselijk gebit – de smalle verbinding tussen wortelkanalen – te verwijderen.

Met magneten aangedreven en bestuurde microrobotjes rekenen af met een biofilm. Afbeelding: Geelsu Hwang & Edward Steager / University of Pennsylvania.

Drie taken
“Bestaande behandelingen voor biofilms zijn niet echt effectief, omdat ze niet in staat zijn om zowel het beschermende slijm af te breken, als de bacteriën die zich daarin bevinden te doden en vervolgens de restproducten te verwijderen,” aldus Koo. “Deze bacteriën kunnen alledrie die dingen effectief en tegelijkertijd doen, waardoor er geen spoor van de biofilm achterblijft.”

De robots kunnen niet alleen de tandarts te hulp komen. In feite kunnen ze op elke vrij lastig te bereiken plek waar biofilms kunnen groeien, worden ingezet. Denk bijvoorbeeld aan katheters of waterleidingen.