口腔内で長期間の薬剤徐放を実現する新規な薬剤キャリアガラスフィラーの開発

• Project/Area Number: 19K18982
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 57030:Conservative dentistry-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 成徳 英理 北海道大学, 大学病院, 医員 (00829393)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 薬剤徐放 / 歯科修復材料 / ナノ多孔質 / 多孔質シリカ粒子 / う蝕リスク軽減 / 保存修復

Outline of Research at the Start

本研究では、口腔内で長期間の薬剤徐放を実現する新規な薬剤キャリアガラスフィラーの開発を試みる。例えば、市販のうがい薬に含まれるCPCは、う蝕の原因となるS. Mutans など口腔内細菌の殺菌には有効であるが、この薬剤を従来の歯科材料へと含有・塗布しても、口腔内環境へと容易に遊離・拡散してしまい、持続的な効果は得られない。そこで本研究では、ケージ状のナノ構造からなり、高い空隙率を持つマイクロサイズのシリカ粒子に着目して、長期徐放・大容量充填可能な薬剤徐放のキャリアとしての適性を検討する。このキャリアとの複合化により、う蝕予防のための効果的な歯科修復材料の実現が期待される。

Outline of Annual Research Achievements

う蝕は感染症であり、ミュータンスレンサ球菌（Streptococcus mutans）は、う蝕の発生に重要な役割を果たす。S. mutansは母子伝播することが多く、感染を 防ぐことは難しい。これらう蝕原生菌は飲食物に含まれるスクロースなどの糖類を原料として乳酸を産生して歯質を脱灰する。酸産生能は細菌の数に比例する。つまり口腔内のS. mutansなどのう蝕原生菌を減らすことはう蝕の発生を減らすことに繋がる。う蝕の予防を目指した歯科材料として、これまでフッ素徐放性のセメントの開発が行われてきた。フッ素には、歯の主成分であるハイドロキシアパタイトの水酸基と置換されることにより脱灰に抵抗性のあるフルオロアパタ イトを形成する効果や、歯面の再石灰化を促進する効果がある。しかし、最も病原性の高いう蝕原因菌であるS. Mutans に対して、その代謝を抑制する効果はあるが、殺菌効果は持たない。持続的にS. Mutans を殺菌する機能を付与した歯科材料として、これまで銀ゼオライト等が研究されてきたが、銀による黒変（審美性の低下）や、口腔内に存在するイオンと結合し銀イオンが失活する等の問題があり、実用化に至らなかった。う蝕予防には日頃の歯磨きが重要であるが、歯磨きで菌の数を減らしても、しばらくすると元通りに戻る。マウスウォッシュなどの抗菌作用も効果は一時的である。市販のうがい薬に含まれる殺菌剤（塩化セチルピリジニウム：CPC）は、S. Mutans など口腔内細菌の殺菌には有効であるが、この薬剤を従来の歯科材料へと含有・塗布しても、口腔内環境へと容易に遊離・拡散してしまい、持続的な効果は得られない。そこで本研究では、ナノサイズの細孔を持つ多孔質シリカ粒子に着目して、長期徐放・大容量充填可能な薬剤徐放のキャリアとしての適性の検討を行ったところ、目標とした数ヶ月にわたる徐放が確認された。

Research Products

• [Journal Article] Bonding performance of a hydrophilic amide monomer containing adhesive to occlusal and cervical dentin (2020)
  • Author(s): E. Seitoku, S. Hoshika, T. Ikeda, S. Abe, T. Tanaka, and H. Sano
  • Journal Title: Materials Volume: 13 Issue: 21 Pages: 472701-08
  • DOI: 10.3390/ma13214727
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Size- and morphology- controlled preparation of surface-modified waterdispersible fullerene nanoparticles for bioapplications (2020)
  • Author(s): H. Oguma, E. Seitoku, M. Mutoh, S. Yoshizawa, K. Nakanishi, Y. Bando, Y. Era, T. Kiba, P. Saikaew, M. Tamai, T. Akasaka, M. Nakamura, T. Kusaka, Y. Yoshida, Y. Sato, H. Sano, S. Abe, .A. Valanezhad, I. Watanabe, S. Inoue, and T. Takada
  • Journal Title: J. Nanoscience and Nanotechnology Volume: 20 Issue: 5 Pages: 2668-2674
  • DOI: 10.1166/jnn.2020.17473
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 薬剤徐放能を持つ歯科用コンポジット材料の開発 (2021)
  • Author(s): 阿部薫明 ,遠藤諒俊, Mahdis Nesabi,Sirus Safaee,Shiva Jafarnia, 岩沼健児, 成徳英理, 中西 康, 江良祐子, Alireza Valanezhad, 中村光一, 高田知哉, 佐藤嘉晃, 渡邊郁哉
  • Organizer: 第43回日本バイオマテリアル学会大会
• [Presentation] ナノ多孔質物質を用いた薬剤徐放能を持つ新規な歯科修復材料の開発 (2020)
  • Author(s): 成徳英理、江良裕子、阿部薫明、佐野英彦
  • Organizer: 化学系学協会北海道支部2020年冬季研究発表会
• [Presentation] Model drug-released behavior from medical materials using nanoporous silica (2019)
  • Author(s): E. Seitoku, K. Nakanishi, Y. Bandoh, Y. Era, S. Iwata, S. Abe, M. Nakamura, I. Watanabe, and H. Sano
  • Organizer: 19th Asian BioCeramics Symposium
  • Int'l Joint Research