Злато , коприна и графит не може да бъдат на първите материали , които идват на ум, когато мислите за най-модерните технологии. Сложете ги заедно , все пак, и получавате основните компоненти на нов ултра – тънък , гъвкав устен сензор, който може да измерва нивата на бактерии в устата. Устройството един ден може да помогне на лекарите по дентална медицина за финната настройка на лечения за пациенти с хроничен пародонтит или дори да се осигури прозорец на общото здраве на пациента.
Сензорът , наречен ” зъб татуировка “, е разработена от Princeton nanoscientist Michael McAlpine и Tufts bioengineers Fiorenzo Omenetto , David Kaplan и Hu Тао . Екипът първи публикува изследванията си миналата пролет в списание Nature Communications .
Сензорът е сравнително опростен в неговото изграждане , казва McAlpine . Съставена е от само три слоя: лист от тънка златна фолио електроди , атом – дебел слой графит , известен като графен и слой от специално проектирани пептиди , химически структури .
” Ние създадохме нов вид пептид, който може да служи като посредник между бактериите и сензора , ” казва McAlpine . В единия край е молекула, която може да се свърже с графен , а в другия е молекула, която се свързва с бактериите , ” позволява на сензора да регистрира наличието на бактерии” , казва той .
Тъй като слоевете на устройството са толкова тънки и чупливи , те трябва да бъдат монтирани на върха на една гъвкава подложка , за да се прехвърлят на зъба. Коприната се оказва идеалното за целта вещество , с което Kaplan и Omenetto са работили в продължение на години .
Чрез манипулиране на протеините , които изграждат една нишка от коприна , е възможно да се създаде копринна структура в почти всякаква форма , казва Omenetto , професор по биомедицинско инженерство към Tufts . От 2005 г. той е създал десетки различни структури от коприна.
Omenetto , Kaplan и Тао създават тънка , водоразтворима коприна достатъчно силна, за да задържи компонентите на сензора на мястото им , но мека и достатъчно гъвкава , за да се напасне лесно около неправилните контури на един зъб .
За да поставянето трябва само да се намокри повърхността коприната , сензора и всичко, и след това да се натиснете върху зъба. Веднъж сложена, подложката на коприна ще се разтвори в рамките на 15 или 20 минути , оставяйки зад сензора , правоъгълник от втъкани златни и черни електроди около половината от размера на пощенска марка и около дебелината на лист хартия . Предимството на директното прикрепяне към зъб е че сензорът е в директен контакт с бактерии в устата, идеален начин да следи здравето на устната кухина .
Тъй като сензорът не носи никакви батерии на борда , трябва да се чете и захранва едновременно чрез вградена антена . С помощта на джобно устройство по поръчка , екип McAlpine може да засече антената с радио вълни, което го кара да резонират по електронен път и изпрати обратно информация, за да се определи дали са налице бактерии .
В момента на сензора може да открие само грам – отрицателни бактерии , в общия клас на бактериите, отговорни за пародонтоза . След като способността му за откриване се усъвършенства , тя в крайна сметка може да помогне на лекарите по дентална медицина проследява точно когато и където някои бактерии се намират в устата, така че те могат да се разработват индивидуални планове за лечение на пациенти с хронична пародонтоза .
” A сензорът може да ви даде панорамен изглед на това, което се случва в продължение на няколко часа или дори дни “, казва Джерард Kugel , професор по протезиране и оперативно зъболечение и декан за научни изследвания в Tufts по дентална медицина .
В допълнение към мониторинга на оралното здраве , Kugel вярва, че татуировката на зъбите може да бъде полезна за мониторинг на общото здравословно състояние на пациента. Биологични маркери за много заболявания – от стомашни язви до СПИН се появяват в човешката слюнка, казва той. Така че, ако сензорът може да бъде променен, за да се реагира на тези маркери , тя потенциално може да помогне на лекарите по дентална медицина да идентифицират проблеми в началото на деня и да насочват пациенти към лекар на време.