Invention of zirconia implant which has a tight attachment towards soft tissue by means of protein immobilization

• Project/Area Number: 20K10021
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 57040:Regenerative dentistry and dental engineering-related
• Research Institution: Tsurumi University
• Principal Investigator: Hayakawa Tohru 鶴見大学, 歯学部, 教授 (40172994)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: トレシルクロリド / ジルコニア / Y-TZP / 細胞接着タンパク質 / フィブロネクチン / 軟組織付着 / QCM / インプラント / タンパク質

Outline of Research at the Start

現在，ジルコニアインプラントがチタンインプラントの欠点を補う新規のインプラントとして注目を集めているが，歯肉上皮などの軟組織付着に関してはほとんど検討されていないのが実状である．本研究では，サンドブラスト等の機械的処理とタンパク質固定の化学的処理を併用して，軟組織付着の獲得を可能にするジルコニアインプラント表面の創製を目指す．タンパク質の固定化は申請者が開発したトロシルクロリド法を用いて行い，ラット臼歯部モデルへの埋入実験により軟組織付着を評価する．軟組織付着の獲得を可能にするジルコニアインプラントを創製し，真の意味の「Made in Japan」のインプラントシステム開発の礎を目指していく．

Outline of Final Research Achievements

First, two-step protein adsorption was analyzed by using QCM method to improve the soft tissue attachment on zirconia implant. It revealed than the order of protein adsorption influence the following protein adsorption. Next, we did the animal implantation experiments of fibronectin adsorbed zirconia implants. Perpendicularly oriented collage fibers towards zirconia implants were observed in the attached soft tissue. It concluded that fibronectin immobilization was effected to improve the soft tissue attachment.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年，歯科用インプラントとして，ジルコニアが注目を集めている．本研究では，生体内を模倣した二段階吸着を解析することによって，ジルコニアへのタンパク質に関する新たな知見を得ることができた．また，我々が開発したトレシルクロリド法を用いることによって，ジルコニアに細胞接着タンパク質を固定することができた．軟組織付着能の向上だけではなく，生体反応を制御できる生理活性物質固定化ジルコニアインプラント創製の可能性が期待できる．

Research Products

• [Journal Article] デンタルインプラント―表面改質のあれこれ (2022)
  • Author(s): 早川 徹
  • Journal Title: 日本歯科産業学会誌 Volume: 36 Pages: 17-25
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] QCM Analysis for Two-Step Adsorption of Albumin and Fibronectin on Zirconia Surface (2021)
  • Author(s): Hirota Masatsugu、Hayakawa Tohru
  • Journal Title: Advances in Materials Science and Engineering Volume: 2021 Issue: 1 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1155/2021/2492387
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 歯科再生医療の最前線 デンタルインプラント－表面改質のあれこれ (2022)
  • Author(s): 早川 徹
  • Organizer: 日本歯科産業学会第37回学術講演会（招待講演）
• [Presentation] 接着そしてインプラント (2022)
  • Author(s): 早川 徹
  • Organizer: 日本歯科理工学会令和4年度関東地方会セミナー（招待講演）
• [Presentation] Two validation approaches using QCM analysis and animal studies to clarify the bone compatibility of zirconia implants (2022)
  • Author(s): Masatsugu Hirota, Tohru Hayakawa
  • Organizer: International Dental Materials Congress 2022（国際歯科材料会議2022／IDMC2022）
• [Presentation] シンポジウム デンタルインプラントーあれこれ (2021)
  • Author(s): 早川 徹
  • Organizer: 令和3（2021）年度秋期第78回日本歯科理工学会学術講演会
  • Invited
• [Presentation] トレシルクロリド法によるジルコニア表面へのフィブロネクチン固定化 (2021)
  • Author(s): 古屋広樹，廣田正嗣，早川 徹
  • Organizer: 令和3（2021）年度春期第77回日本歯科理工学会学術講演会