근관 치료, 진단의 마이크로로봇

근관 치료, 진단의 마이크로로봇 날짜: 2022년 8월 9일 원천: 펜실베니아 대학교 요약: 개념 증명 연구에서 연구자들은 마이크로로봇이 제어된 정밀도로 접근하기 어려운 근관 표면에 접근하여 생물막을 처리 및 파괴하고 진단을 위한 샘플을 검색하여 보다 개인화된 치료 계획을 가능하게 할 수 있음을 보여주었습니다. 불규칙성과 해부학적 복잡성으로 인해 근관 시스템은 구강에서 임상적으로 가장 어려운 공간 중 하나입니다. 그 결과, 근관의 구석구석에서 완전히 제거되지 않은 바이오필름은 치료 실패 및 지속적인 근관 감염의 주요 원인으로 남아 있으며, 소독의 효능을 진단하거나 평가할 수 있는 수단이 제한적입니다. 언젠가는 임상의가 마이크로로봇의 형태로 이러한 문제를 극복할 수 있는 새로운 도구를 갖게 될 것입니다. 개념 증명 연구에서 Penn Dental Medicine 및 해당 Center for Innovation & Precision Dentistry(CiPD)의 연구원은 마이크로로봇이 제어된 정밀도로 접근하기 어려운 근관 표면에 접근하여 생물막을 치료하고 파괴할 수 있음을 보여주었습니다. 진단을 위해 샘플을 검색하여 보다 개인화된 치료 계획을 수립할 수 있습니다. Penn 팀은 Journal of Dental Research 의 8월호에서 근관 치료를 위한 두 가지 다른 마이크로 로봇 플랫폼의 사용에 대한 연구 결과를 공유했습니다 . 문제의 표지로 선정된 작품입니다. 연구의 주저자이자 Penn Dental Medicine의 수석 저자인 Alaa Babeer 박사는 "이 기술은 접근하기 어려운 공간에서 생물막을 제어하고 정밀하게 표적화하고, 미생물 샘플을 획득하고, 표적 약물 전달을 수행하는 다중 모드 기능을 가능하게 할 수 있습니다."라고 말했습니다. 현재 CiPD의 공동 소장인 Dr. Michel Koo의 연구실에 있는 치의학 박사(DScD) 및 근관학 졸업생입니다. 두 플랫폼 모두에서 마이크로로봇을 위한 빌딩 블록은 촉매 활성과 자기 활성을 모두 갖고 다른 용도로 FDA 승인을 받은 산화철 나노입자(NP)입니다. 첫 번째 플랫폼에서 자기장은 응집된 미세 떼에 나노입자를 집중시키고 촉매 반응을 통해 생물막을 파괴하고 회수하기 위해 치아의 치근단 영역으로 자기적으로 제어하는 데 사용됩니다. 두 번째 플랫폼은 3D 프린팅을 사용하여 산화철 나노입자가 내장된 소형 나선 모양의 로봇을 만듭니다. 이 나선 모양은 자기장에 의해 유도되어 근관 내에서 이동하여 현장에서 방출될 수 있는 생리 활성 물질 또는 약물을 운반합니다. "이 기술은 다양한 수준에서 임상 치료를 발전시킬 수 있는 가능성을 제공합니다."라고 Penn's School of Engineering and Applied Science의 선임 연구 연구원인 Dr. Edward Steager와 함께 연구의 공동 교신 저자인 Dr. Koo가 말했습니다. "한 가지 중요한 측면은 진단 및 치료 응용 프로그램을 가질 수 있는 능력입니다. microswarm 플랫폼에서 우리는 생물막을 제거할 수 있을 뿐만 아니라 검색하여 감염을 일으킨 미생물을 식별할 수 있습니다. 또한 근관 내의 좁고 접근하기 어려운 공간에 대한 소독은 현재 사용되는 파일 및 기구 기술과 비교하여 보다 효과적인 소독을 허용합니다." 협업 시스템 이 마이크로로봇 시스템은 Penn Dental Medicine과 Penn Engineering 간에 수년 동안 진행되어 온 협력 작업의 결과물입니다. 최근 별도의 연구에서 구 박사와 동료들은 마이크로 로봇을 전자기적으로 제어하는 플랫폼을 구축했으며, 이 경우 산화철 나노입자의 마이크로 떼가 다른 구성을 채택하고 현장에서 항균제를 방출하여 치아에서 플라크를 효과적으로 치료하고 제거할 수 있습니다. 구 박사는 "우리는 가정에서 구강 관리와 치과 진료실 모두에 마이크로 로봇 시스템의 잠재적인 응용을 보고 있어 임상의를 위한 보다 정확하고 효과적인 도구를 제공합니다"라고 말합니다. 근관에서 생물막을 파괴하고 회수하는 근관 미세 로봇 시스템의 효과를 확인하기 위해 연구원들은 Penn Dental Medicine의 근관 치료과장인 Dr. Bekir Karabucak과 공동으로 수직으로 배치된 3D 인쇄 치아 복제물에 대한 실험을 수행했습니다. 근관 박테리아( Streptococcus gordonii , Enterococcus faecalis , Fusobacterium nucleatum , Actinomyces israelii ) 를 포함하는 혼합 종의 생물막)을 치아 모조물 내부에 준비하고 NP 현탁액을 근관에 도입했습니다. 전자석을 사용하여 NP의 미세 떼가 생성되고 생물막을 파괴하도록 정밀하게 제어되었습니다. 수집한 생물막을 분석한 결과 4종 모두 검출되었으며, 현미경으로 관찰한 결과 근관에서 모든 나노입자가 제거된 것으로 나타났다. 틀 깨기 테스트된 두 번째 시스템은 빌딩 블록으로 산화철 NP의 유연성을 활용하고 성형 로봇 시스템을 만드는 것을 포함합니다. 나선 모양의 부드러운 코르크 마개 모양의 몰드(중심 축 주위에 두 개의 나선이 감겨 있음)를 3D로 인쇄하고 NP가 포함된 젤로 채웠습니다. 자기장을 사용하여 나선체는 생물막의 화학적 및 기계적 파괴를 달성하기 위해 고효율로 운하를 통과하는 것으로 나타났습니다. 특히 주목할만한 것은 감염이 주변 조직에 매우 근접한 근관의 정점 영역에서 표적화된 약물 전달을 위한 치료제로 나선체를 로딩하는 추가된 능력이다. 또한 연구팀은 구강스캐너, 치과용 엑스레이, 콘빔 컴퓨터단층촬영 등 기존의 영상기술을 활용해 온전한 치아관에서 나선체의 위치를 파악할 수 있는 마이크로로봇의 고유한 실시간 추적 능력을 보여줬다. . "중요하게, 우리는 생체 외 모델에서 로봇이 치아를 둘러싸고 있는 연조직과 경조직에 의해 방해받지 않고 자기장에 의해 제어될 수 있음을 입증했습니다. 또한 이 로봇은 근관 상단에서 하단까지 엄청난 기동성을 보여주었습니다"라고 말합니다. 테스트한 두 근관 시스템 모두에 대한 자기장이 구강 내 작은 장치에 의해 생성될 것이라고 설명하는 Dr. Karabucak. 광범위한 애플리케이션 근관 치료 및 조직 재생을 향상시킬 수 있는 가능성과 함께 연구자들은 이 기술이 의학 및 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 적용될 수 있는 것으로 보고 있습니다. 구 박사는 "카테터와 같은 의료기기 소독부터 깨끗한 수로 확보에 이르기까지 이 기술은 치과의학을 훨씬 뛰어넘는 영역을 변화시킬 잠재력을 갖고 있다"고 덧붙였다. "그것은 학문 전반에 걸쳐 현재의 양식을 방해할 수 있습니다." 출처 : <a href="https://www.sciencedaily.com/" target="_blank" class="ke-link">https://www.sciencedaily.com/</a>