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Nanosecond-pulsed laser-treated zirconia implant with microgrooves for bone integration and soft tissue adhesion

Research Project

Project/Area Number 17K17225
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Dental engineering/Regenerative dentistry
Research InstitutionTsurumi University

Principal Investigator

Hirota Masatsugu  鶴見大学, 歯学部, 学部助手 (50734860)

Research Collaborator MIZUTANI masayoshi  
HARAI tomohiro  
ISHIBASHI shinji  
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywordsジルコニア / インプラント / ナノ秒パルスレーザ / 表面改質 / 骨形成 / オッセオインテグレーション / レーザ加工 / 相変態 / ジルコニアインプラント / ゼータ電位 / 歯学 / 歯科用インプラント / 再生医学
Outline of Final Research Achievements

Two type of partially stabilized zirconia, namely Y-TZP and Ce-TZP, were irradiated by nanosecond-pulsed Nd:YAG laser and the regular structure with concave and convex of each 30 μm width and 30 μm depth were prepared on both surfaces. In the case of Ce-TZP, the surface was changed to be black after laser irradiation. EDX measurement revealed the reduction of more amounts of oxygen atoms on Ce-TZP compared to Y-TZP. Laser irradiated zirconia implants were inserted into the bone defects of rat femur during 4 weeks. As a control, large grid sandblasted and acid etching (blastedHF) implant was used. Laser treatment for Y-TZP provided greater degree of bone-implant contact ratio than blastedHF treated Y-TZP (p<0.05). In the case of Ce-TZP, however, laser treatment showed no clear effect on bone response.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では,ジルコニアインプラントの表面改質にナノ秒パルスレーザによる微細加工を応用したことにより,確実なジルコニアオッセオインテグレーションを実現できる可能性が示された.これらの研究結果は,各関連学会で広く研究発表し,機関雑誌に掲載することできた.これにより日本発のジルコニアインプラントの臨床応用への糸口になり得たと考えている.生体安全性が高いセラミックインプラントの実用化は多くの国民の健康寿命を延長し,QOL向上に寄与すると考えている.

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (8 results)

  • [Journal Article] Cortical bone response toward nanosecond-pulsed laser-treated zirconia implant surfaces2019

    • Author(s)
      Hirota M, Harai T, Ishibashi S, Mizutani M, Hayakawa T.
    • Journal Title

      Dental Materials Journal

      Volume: 38 Issue: 3 Pages: 444-451

    • DOI

      10.4012/dmj.2018-153

    • NAID

      130007657711

    • ISSN
      0287-4547, 1881-1361
    • Year and Date
      2019-05-29
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Imparting Biocompatibility to Zirconia Implants with Nanosecond Pulsed Laser: Formation of Microgrooves and Investigation of Heat Effects2019

    • Author(s)
      Harai Tomohiro、Hirota Masatsugu、Hayakawa Tohru、Shimada Keita、Mizutani Masayoshi、Kuriyagawa Tsunemoto
    • Journal Title

      Journal of the Japan Institute of Metals and Materials

      Volume: 83 Issue: 2 Pages: 37-45

    • DOI

      10.2320/jinstmet.J2018043

    • NAID

      130007556853

    • ISSN
      0021-4876, 1880-6880, 2433-7501
    • Year and Date
      2019-02-01
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 各種試作シランカップリング剤がCAD/CAM冠用レジンブロックとレジンセメントの接着性に及ぼす影響2018

    • Author(s)
      廣田正嗣,塚越 好,野本理恵,早川 徹.
    • Organizer
      平成30年秋期日本歯科理工学会第72回学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] QCM法による義歯床用金属材料への唾液糖タンパクの吸着解析2018

    • Author(s)
      廣田正嗣,吉田英史,早川 徹.
    • Organizer
      第40回日本バイオマテリアル学会大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノ秒パルスレーザによるジルコニアインプラントの骨適合性2018

    • Author(s)
      原井智広,嶋田慶太,水谷正義,厨川常元,廣田正嗣,早川 徹.
    • Organizer
      2018年度精密工学会東北支部学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 超微細表面を有するレーザ加工ジルコニアインプラントの骨反応2017

    • Author(s)
      廣田正嗣,原井智広,石橋信治,水谷正義,早川 徹
    • Organizer
      第26回硬組織再生生物学会学術大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ナノ秒パルスレーザ照射ジルコニアインプラントの骨適合性2017

    • Author(s)
      廣田正嗣,水谷正義,早川 徹
    • Organizer
      平成29年度秋期日本歯科理工学会第70回学術講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ナノ秒レーザによるジルコニア製インプラントへの生体親和性付与-レーザ照射による微細凹凸の付与および熱影響の検討-2017

    • Author(s)
      原井智広,廣田正嗣,早川 徹,嶋田慶太,水谷正義,厨川常元
    • Organizer
      日本材料学会第66期学術講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ナノ秒パルスレーザ照射ジルコニアの骨適合性2017

    • Author(s)
      廣田正嗣,原井智広,水谷正義,厨川常元,早川 徹
    • Organizer
      第39回日本バイオマテリアル学会大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ナノ秒パルスレーザによる生体親和性付与に関する研究2017

    • Author(s)
      原井智広,廣田正嗣,早川 徹,嶋田慶太,水谷正義,厨川常元
    • Organizer
      第39回日本バイオマテリアル学会大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2020-03-30  

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