초소형 로봇 군단으로 기존의 스케일링보다 훨씬 정확하고 비외과적인 형태로 치석을 제거하는 방법이 제시됐다.

치석을 제거하려면 치과에서 각종 의료기구가 치아 사이를 쑤시는 고통스러운 시간을 보내야 한다. 

하지만 초소형 로봇 군단이 이러한 불쾌한 경험 없이도 치석을 말끔히 제거해 줄 날이 머지않았다.

치태

치태는 양치질한 후 4~12시간 사이에 생기기 시작하는 수백만 개의 박테리아로 이뤄진 생물막이다. 치태는 무색의 끈끈한 막으로 치아 표면과 잇몸 모서리에 빠른 속도로 쌓인다.

생물막이 한 번 형성되면 박테리아를 서로 뭉쳐 놓는 끈끈한 막이 항균성 물질로부터 박테리아를 보호해 제거하기가 상당히 어렵다. 생물막은 치아뿐 아니라 수도관, 임플란트, 카테테르, 관절에도 생길 수 있다.

치태를 빨리 제거하지 않으면 치아와 잇몸 질환의 원인이 된다. 치태는 형성된 지 24~72시간 이내에 무기물 치석이 단단하게 굳어서 생기는 치석으로 변한다. 

치석이 한 번 생기면 스케일링 외에 제거 방법이 없다. 치태와 치석을 제거하지 않으면 입 냄새, 충치, 치은염, 치주염의 원인이 된다.

초소형 로봇 군단

미 펜실베이니아대 공학, 치의학, 생물학 연구원으로 구성된 연구진이 사이언스 로보틱스에 비외과적인 방법으로 치아에 쌓인 치태를 제거할 수 있는 초소형 로봇 청소팀을 개발했다는 연구 결과를 발표했다.

연구진은 치아 표면에 쌓인 치태와 좁은 공간에 쌓인 치태를 제거하는 두 가지 종류의 로봇 시스템을 설계, 개발, 테스트했다.

'촉매 항균성 로봇(CAR)'라는 이름이 붙은 이 초소형 로봇 군단은 치아 표면뿐 아니라 치아 뿌리와 치아 사이의 좁은 공간에서도 생물막을 제거할 수 있다.

'CAR'

치의학 연구진은 우선 촉매 반응을 일으키는 나노입자를 함유한 산화철을 활용했다. 산화철은 과산화수소를 활성화해 유리기를 분비를 촉진하고 박테리아를 죽여 생물막을 파괴한다.

동시에 로봇 연구진은 이와 유사한 산화철 나노입자를 초소형 로봇의 기본 요소로 설계했다. 로봇 엔지니어들은 이렇게 설계한 초소형 로봇의 움직임을 자기장을 이용해 조종하는 방법을 개발했다.

1차 로봇 시스템이 산화철 나노입자의 형태로 용액 속에 떠다니게 되면 자기장으로 움직임을 조종해 쟁기가 움직이듯이 치아 표면의 생물막을 제거하는 동안, 나노입자가 내장된 2차 로봇 시스템이 3차원 젤 몰드를 형성해 좁은 공간의 생물막을 제거한다.

두 가지 타입으로 구성된 CAR는 생물막을 둘러싼 매트릭스를 효과적으로 무너뜨려 고도의 정확성으로 박테리아 잔해를 제거한다. 

연구진은 유리 표면의 생물막을 제거하는 실험을 진행한 후 사람 치아의 생물막을 제거하는 임상 시험을 진행했다.

연구진은 "기존의 생물막 치료법은 보호 매트릭스를 붕괴시키고 박테리아를 제거하고 잔해를 물리적으로 없애는 것이 동시에 이뤄져 비효율적이다"라고 지적했다.

연구진은 이어 "CAR는 이 세 가지 일 모두를 매우 효과적으로 처리해 생물막의 흔적을 전혀 남기지 않는다"고 덧붙였다.