形を変える金属で口を洗う

化学、歯科、工学の専門家らが、鉄酸化物ナノ粒子を電磁的に制御して人間の歯の歯垢を除去する方法を開発した。

ACS Nano誌に最近掲載された記事の中で、ペンシルバニア大学の研究者であるミン・ジュン・オー、アラア・バビール、ユアン・リウ、ジー・レン、ジンギュ・ウー、デイビッド・A・イサドール、キャスリーン・J・スティーベ、デヨン・リー、エドワード・ステアーガー、ヒョン・クーは、歯垢（バイオフィルム）を除去し、病原体を検出するために、「磁場誘導によるナノ粒子の表面トポグラフィー適応型ロボット上部構造（STARS）」の構築について説明しています。

酸化鉄ナノ粒子（IONP）は、米国食品医薬品局（FDA）によって他の用途にも承認されています。論文で説明されているように、IONPは触媒特性と磁性の両方を有しています。過酸化水素を触媒して抗菌効果を発揮し、磁場によって制御することも可能です。

これらの特性を利用するために、米国の科学者たちは、IONP を再配置して口腔衛生に応用できるようにする磁気制御プラットフォームを設計しました。

「これらのSTARSはバイオフィルムを化学的に処理して機械的に除去し、バイオフィルムに浸透して診断分析用のサンプルを採取することができる」と論文は説明し、STARSの機械化学的処理（ブラッシングと過酸化水素の活性化）は歯垢除去マウスウォッシュのみよりもはるかに効果的であると指摘している。

STARSは磁場操作によって動的にプログラムされ、様々な形状をとることができます。研究者たちは、STARSを歯ブラシの毛やデンタルフロスのような細長い構造へと変形させました。STARSの適応的な性質により、システムは作業内容に応じて最も効果的な形状をとることができると研究者らは述べています。

論文では「ブラシの毛の長さは、平面から曲面、歯間スペースへと動く際に、限られたスペース内の遠くの表面まで届くように再構成できる」と説明されており、磁場の強さを変えることでブラシの硬さを変えることができると付け加えている。

ペンシルバニア大学歯学部矯正歯科教授で、この研究の共同責任著者であるヒョン（ミシェル）・クー氏は、The Registerへの電子メールで、これらのナノ粒子を送達できる装置はまだ開発中であると語った。

来年までに機能的なプロトタイプの製作に取り組んでいます

「さまざまな試作品を試しているところです」と彼は言った。「しかし、口の中に収まるはずです。」

彼によると、課題は口の中に収まるSTARSを制御し回収できる実用的な装置を作ることだという。

「商品化の時期はまだ決まっていないが、来年までに機能的なプロトタイプを製作できるよう取り組んでいる」と氏は語った。

STARSナノ粒子の一部は、ブラッシング時の摩擦によって主構造から分離する可能性があります。研究者らはIONPは生体適合性があり、ヒト細胞に毒性がなく、口腔組織にも害を及ぼさないと保証していますが、分離したナノ粒子によって1日の推奨鉄摂取量（約8～18mg）を超える摂取につながることはないはずです。

Koo 氏は、STARS を飲み込むことは問題ないはずだと述べた。

「STARSは磁石を使って完全に回収可能です。たとえSTARSの破片を飲み込んでも大丈夫です。なぜならSTARSは酸化鉄（FDA承認の鉄欠乏症治療薬や食品着色料に使用されている）でできており、使用量も非常に少ない（1ミリグラム）からです」と彼は説明した。「個々のナノ粒子が非常に小さいため、その素材（毛）は鉄粉よりもはるかに滑らかで、研磨性が低いように見えます。」

STARSシステムは自己浄化作用も果たします。論文では、IONPは絶えず再付着し、磁場によって集められてSTARSの質量に再統合されると説明されています。

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実際、再付着・再構成プロセスによりバイオフィルム物質がSTARS構造に取り込まれ、病原体の分析が可能になります。そのため、STARSは歯のクリーニングといった治療機能と、特に自己管理が困難な方にとっての潜在的な健康リスクの評価といった診断機能の両方を果たすことが期待されています。

クー氏は、STARSの当初の目標は手で歯を磨くことができない人々を助けることだったが、自動化された装置によって誰もが歯の磨きやすくなると信じていると述べた。

「歯磨き、フロス、すすぎの3つのステップを、複数のステップを順番に行うのではなく、自動化された単一のステップで同時に行うことができるため、より効果的かつ容易に歯の清掃を実現できます」と彼は述べた。「これにより、効果とユーザーの遵守率の両方が向上します（STARSは、歯茎の周りや歯と歯の間など、届きにくい場所にも自動的にアクセスするようにプログラムできます）。」®