为了防止牙菌斑形成牙结石，人们得经常性访问牙科医师寻求协助，清理过程更经常耗时且充满机械声音。为了改善治疗方案，宾州大学牙科与工程团队开发了一种催化抗菌微型机器人，能巧妙协助深度清除牙菌斑，甚至有望拓展至其他用途。
所谓的牙菌斑，其实便是在牙齿表面逐渐沉积的生物薄膜（biofilms），这种由细菌组成的黏性混合物除了会出现在牙齿、关节等生物表面，在水管、植入物或导管中也经常发现。由于黏性基质提供对抗微生物的保护，无论生物薄膜何时形成，都非常难以去除。
研究作者之一、牙科医学院 Hyun Koo 指出，过去无论对消费者还是专业人士来说，治疗牙齿上的生物薄膜都需要大量手工劳动，而团队希望能透过此项创新改善改善治疗方案并降低护理难度。“我们正在利用微生物学家、临床医生以及工程师的专业知识来设计最好的微生物根除系统，当我们走进后抗生素时代时，这将对面临抗药性生物薄膜的其他生医领域来说至关重要。”
过去的研究中，Koo 及同事曾在破坏生物薄膜基质取得一些进展，他们发现使用含氧化铁的奈米颗粒进行催化作用，可以活化过氧化氢释放自由基（free radicals）来针对性的杀死细菌并破坏生物薄膜。而无独有偶，团队偶然发现宾州大学有一组工程团队也在使用非常相似的氧化铁奈米离子建造微型机器人，由于工程师能用磁场控制机器人的动作，不需用额外的器具引导，对牙科团队的目标可说是非常理想。
双方团队合作之下，测试、改良了两种类型的机器人系统，能用来降解并去除生物薄膜，其中一种设计在表面工作，另一种则设计在狭窄空间操作，两种类型的微型机器人都能有效杀死细菌，破坏周围的基质并仔细清除碎片，团队将之命名为“CARs”（catalytic antimicrobial robots）。
对玻璃表面和封闭玻璃管上生长的生物薄膜进行测试后，研究人员进一步尝试更具临床相关性的应用，结果显示不仅是牙齿表面或常见的缝隙，CARs 还可从牙齿最难以进入的部位之一：根管峡（isthmus）去除细菌生物薄膜。
Koo 解释，生物薄膜的现有处理可说是无效，因为无法同时做到降解保护基质、杀死其中细菌并物理去除降解产物，相较之下，两种 CARs 机器人系统都可以非常有效做到这点，不会残留任何生物薄膜痕迹，这点也让生物薄膜重新生长的可能性大幅降低。
从保持水管、导管清洁，到降低蛀牙、牙髓感染和植入物污染的风险，能去除生物薄膜的微型机器人系统都有广泛的潜在用途。研究团队正在获得 Penn Health-Tech 的协助，持续完善技术并计划在未来将创新推向临床应用，研究已刊载在《Science Robotics》期刊。
- An army of microrobots can wipe out dental plaque
（首图来源：UPenn/Geelsu Hwang , Edward Steager）
