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Effect of new antimicrobial photodynamic therapy system on biofilm inhibition

Research Project

Project/Area Number 19K10140
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 57030:Conservative dentistry-related
Research InstitutionAichi Gakuin University

Principal Investigator

Hayashi Jun-ichiro  愛知学院大学, 歯学部, 准教授 (30350937)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 福田 光男  愛知学院大学, 歯学部, 歯学部研究員 (40156790)
長谷川 義明  愛知学院大学, 歯学部, 教授 (70460524)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords抗菌光線力学療法 / バイオフィルム / インドシアニングリーン / 歯周病原細菌 / ナノ粒子 / 歯肉外部照射法 / 酸化ストレス / 緑膿菌
Outline of Research at the Start

厚生労働省が示したAMR対策アクションプランにより、抗菌薬の使用制限が求められる中、有効なバイオフィルム抑制法の開発は急務である。申請者らは、バイオフィルム感染症である歯周病について、抗菌薬に変わる新たな治療法として抗菌光線力学療法(aPDT)の研究を行なってきた。独自に開発したインドシアニングリーン封入ナノ粒子を用いたaPDTシステムは浮遊性の歯周病原細菌に対し高い殺菌作用を示した。本研究では、歯周病原細菌バイオフィルムモデルを作成し、それに対する本aPDTシステムの効果を確認する。また、緑膿菌バイオフィルムへの効果についても確認し、口腔領域以外のバイオフィルム感染症への応用を検討する。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we examined in vitro models to determine whether an antimicrobial photodynamic therapy system using indocyanine green-loaded nanoparticles and a semiconductor laser, which we have been developing independently, has sufficient bactericidal effect against periodontal biofilms. The results showed that the system demonstrated a bactericidal effect of approximately 97% in the model assuming intra-periodontal pocket irradiation, and more than 99% in the model assuming extra-periodontal pocket irradiation. In addition, when the effect of aPDT on gene expressions of the bacteria were investigated, decreased expressions were observed in oxyR and sod, which are oxidative stress response genes, and in luxS, which is related to biofilm formation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々が独自に開発を進めてきたICGナノ粒子を用いた歯肉外部照射法によるaPDTは、すでに人の歯周ポケットに対する臨床研究が進められており、本研究において、実験的にバイオフィルムの細菌抑制に有効であることが確認されたことで、裏付けとなる基礎データの大部分が整うこととなる。aPDTは一般的に、現時点においては、単独処置における臨床成績が十分でないことが報告されており、より高い臨床効果が求められている。今後、臨床研究を重ね、我々の手法がより効果的であることが示されれば、歯周病治療において、薬剤耐性対策や、観血処置が困難な場合の有効なオプションとなることが期待される。

Report

(6 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Suppression of subgingival bacteria by antimicrobial photodynamic therapy using transgingival irradiation: A randomized clinical trial2023

    • Author(s)
      Hayashi Jun‐ichiro、Ono Kohta、Iwamura Yuki、Sasaki Yasuyuki、Ohno Tasuku、Goto Ryoma、Nishida Eisaku、Yamamoto Genta、Kikuchi Takeshi、Higuchi Naoya、Mitani Akio、Fukuda Mitsuo
    • Journal Title

      Journal of Periodontology

      Volume: 01 Issue: 8 Pages: 1-11

    • DOI

      10.1002/jper.23-0328

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Next-Generation Examination, Diagnosis, and Personalized Medicine in Periodontal Disease2022

    • Author(s)
      Kikuchi Takeshi、Hayashi Jun-ichiro、Mitani Akio
    • Journal Title

      Journal of Personalized Medicine

      Volume: 12 Issue: 10 Pages: 1743-1743

    • DOI

      10.3390/jpm12101743

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Photodynamic Inactivation of an Endodontic Bacteria Using Diode Laser and Indocyanine Green-Loaded Nanosphere2021

    • Author(s)
      Higuchi Naoya、Hayashi Jun-ichiro、Fujita Masanori、Iwamura Yuki、Sasaki Yasuyuki、Goto Ryoma、Ohno Tasuku、Nishida Eisaku、Yamamoto Genta、Kikuchi Takeshi、Mitani Akio、Fukuda Mitsuo
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 22 Issue: 16 Pages: 8384-8384

    • DOI

      10.3390/ijms22168384

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] バイオフィルムに対するインドシアニングリーン封入ナノ粒子と 半導体レーザーによる抗菌光線力学療法の殺菌効果2024

    • Author(s)
      小野皓大1、岩村侑樹、樋口直也、大野祐、西田英作、菊池毅、三谷章雄、林潤一郎
    • Organizer
      日本歯科保存学会2024年度春季学術大会(第160回)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] インドシアニングリーン封入ナノ粒子と半導体レーザーを用いた抗菌光線力学療法の歯周病バイオフィルムに対する殺菌効果2023

    • Author(s)
      小野皓大,林潤一郎,岩村侑樹,樋口直也,西田英作,菊池 毅,三谷章雄,福田光男
    • Organizer
      第35回日本レーザー歯学会総会・学術大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 歯肉外部照射法を用いた新規抗菌光線力学療法の開発2022

    • Author(s)
      林潤一郎
    • Organizer
      第43回日本レーザー医学会総会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 歯周ポケット外からの近赤外線レーザー照射を用いたaPDTはポケット内細菌を抑制する2022

    • Author(s)
      林潤一郎、小野皓大、岩村侑樹、樋口直也、西田英作、菊池毅、三谷章雄、福田光男
    • Organizer
      第34回日本レーザー歯学会総会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] インドシアニングリーン封入ナノ粒子と半導体レーザーを用いた抗菌光線力学療法のEnterococcus feacalisバイオフィルムへの殺菌効果(第2報)2020

    • Author(s)
      樋口直也、佐々木康行、藤田将典、林潤一郎、三谷章雄、福田光男、中田和彦
    • Organizer
      第153回日本歯科保存学会2020年度秋季学術大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2025-01-30  

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