生体活性を付与したジルコニア開発による持続可能なインプラント治療確立への挑戦
Project/Area Number |
20K18570
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Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Review Section |
Basic Section 57040:Regenerative dentistry and dental engineering-related
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Research Institution | Hokkaido University (2022) Kanazawa University (2020-2021) |
Principal Investigator |
伊藤 達郎 北海道大学, 歯学研究院, 助教 (70750933)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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Keywords | スラリー埋没加熱処理 / リン酸カルシウム析出能 / 表面解析 / ハイドロキシアパタイト / ジルコニア / 生体安定性 / 金属アレルギー / オッセオインテグレーション |
Outline of Research at the Start |
近年、チタンに対する金属アレルギー様症状や過敏症が報告されており、インプラントとして長期間口腔内や骨内に留置されることで細胞感作や金属アレルギー発症のリスクが高まることは避けられなくなっている。そこで、インプラント材料としての高い機械的特性、生体内での安定性および審美性を有するジルコニアが注目されている。そこで、本研究では、スラリー埋没加熱処理法をジルコニアの表面処理に応用することでジルコニアの骨組織適合性を向上し,早期のオッセオインテグレーションを確立することで、インプラント治療をより安全で高い審美的要求にも応えうる持続可能性の高い治療法にすることを目的とする。
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Outline of Annual Research Achievements |
ジルコニアの加工および表面処理:ジルコニアの中でも、現在、広く臨床応用されているイットリウム安定型ジルコニア(YSZ)を実験材料として用いた。それを直径21.5mmのディスク状に加工し、エメリー紙#1000で表面研磨を行った。その後、ジルコニアディスクを大気雰囲気中950℃、2時間でスラリー埋没加熱処理を施した。 試料の表面分析:実際に試料表面にHApが付着したかを確認するために、試料を走査電子顕微鏡(FE-SEM)にて観察したところ、スラリー埋没加熱処理した試料表面に粒状の付着物が存在することを確認した。また、エネルギー分散型X線分光法(SEM-EDS)にて試料表面特性を観察したところ、粒状物が多い箇所で分析したEDSスペクトルのみでCaとPのピークが確認でき、粒状物はリン酸化合物であることが認められた。 リン酸カルシウム析出能の評価:表面未処理およびスラリー処理した試料を37℃に保った疑似体液中に72時間浸漬するとスラリー処理Zr上でリン酸カルシウムの析出を認めた。さらに、表面処理温度を650℃、800℃、950℃および1100℃と条件を増やして比較検討したところ、950℃において最も高いリン酸カルシウム析出能が認められた。 これにより、スラリー埋没加熱処理法を用いてYSZ表面にHAp粒状物を固着することが可能であり、つまりYSZ表面に生体活性能を付与可能であることが示唆された。また、YSZの表面処理至適温度が950℃であることが示唆された。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
令和2年度は新型コロナの影響により動物実験室の使用がが制限されていたために、研究の進捗に遅れが生じた。また、同年に北海道大学から金沢大学に異動したが、新型コロナの影響により金沢大学における動物実験に関する講習会の開催が制限されていたため、さらなる遅れを生じた。 その後も、新型コロナの流行により臨床(病院外来業務)のエフォートが増加したものの、教育のエフォートに増減がなかったため、その分研究のエフォートが減少したことによりさらに研究の遅延が生じている。
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Strategy for Future Research Activity |
細胞培養実験:スラリー処理Zrおよび未処理Zrディスク上にヒト骨髄由来間葉系幹細胞(hMSC-BM)を播種、培養し、評価項目は次の通り行う。 (1)細胞接着能の評価:1日および3日間培養後、WST-1にて評価する。(2)細胞分化能の評価:1週および2週間試料上で培養後、骨関連タンパクとしてアルカリフォスファターゼ活性をLabAssay ALPにて計測する。さらに、骨関連遺伝子としてCbfa1およびオステオポンチン(OP)、オステオカルシン(OC)をRT-PCRにて計測する。 動物埋入実験:スラリー処置Zrワイヤーと未処理Zrワイヤーを10週齢雄性ラットの左側大腿骨に2本埋入し、2および8週後に摘出し、病理組織学的ならびに組織 計量学的検索を行い、試料に骨親和性が付与できているか検討する。
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Report
(3 results)
Research Products
(2 results)