幫你自動清潔牙齒的奈米機器人
我們天天都要刷牙保持口腔的清潔，而科學的進步讓我們有省時又省力的電動牙刷替代傳統的手動牙刷。不過，在電動牙刷之後，人類還能發明更新、更方便的科技產品來清潔牙齒嗎？
近日，美國賓夕法尼亞大學（University of Pennsylvania）的研究團隊開發出一種能幫助人類清潔牙齒的奈米機器人（microrobots），讓人們刷牙時不再需要自己動手。這種機器人帶有磁性，經由磁力控制便能在口腔中轉換成任意形狀，清除牙齒表面的牙菌斑。相關研究已發布在專業期刊《美國化學學會》（American Chemical Society publications）上。
Have you been wondering about how #robots might integrate into our every-day lives? @PennEngineers have just made the first #nanorobots that can brush & floss your teeth for you! Check out my #infographic in the release.https://t.co/4T13NvIW6U
圖為美國賓夕法尼亞大學關於奈米機器人的研究。
集刷牙、漱口、牙線三種功能於一身
本次研究的作者之一、賓夕法尼亞大學的牙科醫學院教授邱（Hyun Koo，音譯）表示：「例行性的口腔護理很麻煩，對許多人來說還是個挑戰，尤其是那些不太能清理自己牙齒的人。你要先刷完牙，再用牙線，最後是漱口，這些步驟都需要仰賴手部動作，並且得經過好多階段才算完成。」
一般人可能覺得動手刷牙、使用牙線是理所當然的事，但對某些行動不便者來說，這些動作帶有一定的困難性。邱指出，奈米機器人能全程自動化、不假他人之手，集刷牙、漱口和牙線的三種功能於一身，一次性地完成這幾個步驟。
研究團隊解釋，這款奈米機器人是由氧化鐵奈米粒子（nanoparticles）所構成，在一套磁場系統的操控下，它能變換不同形狀，既能變成刷毛狀、刷除牙垢，又能變成一條線在齒縫之間滑動，如同牙線般清潔牙齒縫隙。同時，它還能在變形的過程中釋放抗菌物質，抑制嘴巴裡的口腔細菌，達到漱口的功效。
各種牙齒排列都難不倒它
研究團隊已使用奈米機器人在3D列印的假牙還有真人牙齒上經過測試，觀察到它能有效地清除沉積在牙齒表面上的生物薄膜，這種黏性的微生物群落即是牙菌斑，往往是導致蛀牙和牙齦疾病的元兇。
本次研究的作者之一、賓夕法尼亞大學的工程與應用科學學院的研究人員史帝格（Edward Steager）說明，這款奈米機器人在經過編程後，會自動執行清潔牙齒的過程，重要的是，它能適應不同的牙齒排列狀態，將各種牙齒表面清潔乾淨。
「不管你是直牙，還是齒列不整，奈米機器人都能適應，深入每種牙齒的角落與縫隙。」邱補充道。
不過，這個奈米機器人在清潔牙齒的過程中，會不會不小心傷害到牙齦或刷壞牙齒表面的琺瑯質？研究團隊表示，奈米機器人形成的刷毛可以有力地清除牙菌斑，但也柔軟到不會損害到對方的牙齒，這是他們在豬的嘴巴離體（ex vivo）中測試過後所得到的結果。
老年醫學與行動不便者的刷牙福音
目前，這款清潔牙齒的奈米機器人還只是賓夕法尼亞大學研究團隊的原型，研究團隊希望持續調整，將它發展成一個產品，未來運用在牙科診所或是個人的家中，幫助無法自行刷牙的年長者或失能者進行口腔的護理。
邱說道：「我們期盼這項科技能應用在老年醫學和行動不便者的身上，為口腔護理保健帶來更大的進步。」
邱也分享到，他的研究原本就是關於怎麼利用氧化鐵奈米粒子來清除造成人們蛀牙的生物薄膜，而正好在同一所大學中，史帝格的工程團隊也在研究如何建構清潔牙齒的奈米機器人。他們最終發現，其實兩者的概念可結合在一起，於是他們通力合作，開發出此次同時具有刷牙、漱口與牙線功能的奈米機器人。