Avec des mouvements précis et contrôlés, le microrobot nettoie le biofilm d’une plaque de verre.

Une armée de minuscules robots qui se baladent dans votre bouche pour vous nettoyer les dents. C’est une pensée inquiétante, et pourtant c’est peut-être l’un des moyens les plus efficaces pour traiter les biofilms bactériens collants qui recouvrent nos dents- ainsi que les conduites d’eau, cathéters et autres articles difficiles à nettoyer.

Passez votre langue autour de vos dents et profitez de la sensation des biofilms qui les recouvrent presque toujours. Les biofilms sont de petites communautés de micro-organismes, bactériens ou non, qui se rassemblent, collent leurs parois cellulaires et se lient à des surfaces en structures tridimensionnelles, échafaudées avec toutes sortes de polymères clastiques. Ils ont été décrits comme de petites villes microbes, fonctionnant comme de minuscules communautés coordonnées.

Ils se forment partout – non seulement dans notre bouche sous forme de plaque dentaire, mais aussi sur la vaisselle sale, les pierres, les tuyaux, les tuyaux, l’équipement chirurgical, partout où les liquides et les microbes se rencontrent – et lorsque les bactéries se regroupent dans ces films globuleux, elles peuvent devenir beaucoup plus résistantes aux antibiotiques que la normale.

Et ils sont difficiles à briser – d’où la raison pour laquelle les dentistes doivent passer autant de temps à gratter les dépôts de plaque sur vos dents dans un processus délicat et inconfortable qui est probablement aussi agréable pour le dentiste que pour le patient.

Envoyez les micro-robots, alors ! Des chercheurs de l’école de médecine dentaire et de l’école d’ingénierie et de sciences appliquées de l’Université de Pennsylvanie ont fait équipe dans le cadre d’une étude interdisciplinaire pour étudier comment de minuscules robots de type « charrue » peuvent être utilisés pour briser les biofilms et nettoyer une gamme de surfaces différentes.

La solution uPenn utilise des nanoparticules d’oxyde de fer et est le résultat de la rencontre fortuite d’équipes d’ingénieurs et de dentistes qui ont découvert par hasard qu’ils travaillaient sur des projets complémentaires. Les ingénieurs avaient utilisé des nanoparticules d’oxyde de fer pour construire de minuscules micro-robots qu’ils pouvaient contrôler à distance à l’aide de champs magnétiques, et l’équipe dentaire avait découvert que les particules d’oxyde de fer peuvent catalyser une réaction qui active le peroxyde d’hydrogène, libère des radicaux libres, tue même les bactéries les plus résistantes aux antibiotiques et détruit les biofilms.

Une équipe avait la robotique, alors, et l’autre avait un travail parfaitement adapté à ce type de robot, alors une étude collaborative s’en est suivie dans laquelle cette curieuse combinaison d’ingénieurs et de scientifiques a développé ce qu’ils ont appelé des « Robots Antimicrobiens Catalytiques », ou CARs (Catalytic Antimicrobial Robots)- petites nanoparticules de fer-oxyde façonnées en hélicoïdes – et testé leur efficacité pour les applications brisant les films biologiques.

L’image montre un microrobot d’oxyde de fer de forme hélicoïdale se déplaçant dans un canal dentaire.

Bref, tout cela a très bien fonctionné. L’équipe a suspendu son CAR dans une solution et l’a guidé magnétiquement pour nettoyer avec précision les surfaces en verre plat et les tubes de verre fermés. Non seulement les micro-robots ont dégradé et brisé le biofilm, mais ils ont aussi entraîné avec eux la crasse dégradée, ne laissant aucune trace de biofilm.

Encouragée par le succès, l’équipe est passée à une dent humaine et a constaté que non seulement elle était capable de nettoyer efficacement la surface extérieure, mais qu’elle pouvait aussi nettoyer les zones difficiles d’accès comme l’isthme de la dent – un canal entre les canaux radiculaires que les biofilms adorent et qui est très difficile à nettoyer avec les méthodes traditionnelles. De plus, lorsque vous décomposez ces biofilms et en éliminez tous les matériaux de construction, il devient beaucoup plus difficile pour les nouveaux biofilms de commencer à se former.

« Les traitements existants pour les biofilms sont inefficaces parce qu’ils sont incapables de dégrader la matrice protectrice, de tuer les bactéries incrustées et d’éliminer physiquement les produits biodégradés « , explique Hyun (Michel) Koo, de l’École de médecine dentaire de l’uPenn. « Ces robots peuvent faire les trois à la fois très efficacement, ne laissant aucune trace de biofilm. »

Que faire à partir d’ici ? Afin d’utiliser ces produits à des fins cliniques, l’équipe a commencé à travailler avec le Penn Center for Health, Devices and Technology, qui est conçu pour aider à intégrer les nouvelles technologies de la santé dans les applications cliniques grâce au mentorat d’affaires et au soutien des ressources. L’équipe indique également que son système pourrait trouver des applications pour réduire le risque de contamination des implants et garder les conduites d’eau et les cathéters propres.

Ainsi, bientôt peut-être, les dentistes pourront ranger les outils à gratter et commencer à se nettoyer les dents en profondeur simplement en remplissant la bouche de liquide et en faisant tourner une équipe de CAR autour de l’endroit de façon magnétique. Ce sera un nettoyage plus durable et plus efficace, et s’ils n’auront pas le plaisir de vous poser des questions quand vous avez la bouche ouverte.

https://robotics.sciencemag.org/content/4/29/eaaw2388

https://penntoday.upenn.edu/news/army-microrobots-can-wipe-out-dental-plaque