Development of a new zirconia surface treatment applying the metallize method

Research Project

Project/Area Number	21K09975
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 57050:Prosthodontics-related
Research Institution	Niigata University
Principal Investigator	青柳裕仁新潟大学, 医歯学系, 助教 (30460140)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	金谷貢新潟大学, 医歯学系, 講師 (40177499)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000) Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords	ジルコニア / 表面改質 / メタライズ / チタン / スパッタ
Outline of Research at the Start	今般の貴金属の高騰，歯科界での急速なデジタル技術の発展等の問題から，CAD/CAMシステムを用いたセラミックスによる補綴治療が大幅に増加している．特にジルコニアは機械的強度に優れていることから，接着性ブリッジへの応用や研究がなされているが，現在推奨されている合着法ではサンドブラスト処理が必要であるため，相転移の誘起やマイクロクラック発生により歯冠補綴物に疲労破壊が生じる問題がある．近年工業界では，メタライズによるジルコニアへの表面改質法が研究されており，上記問題点が解決する可能性が見いだされた．そこで本研究の目的は，メタライズを応用した新規ジルコニア表面改質法を開発することである．
Outline of Annual Research Achievements	メタライズを応用したチタンスパッタによる新規ジルコニア表面改質法に関して、メタライズ層の至適な皮膜厚さについての検証を引き続き行った。工業界では、非金属の表面を金属膜化する手法（メタライズ）により、チタンろうを用いたジルコニアへの表面改質に関する研究がされているが、歯科用材料として用いられるジルコニアでは未だ検証されていないことから、今回も研究実績のある市販されている部分安定化ジルコニアを用いて検証をした。しかしながら、今まで研究で使用してきた本学が所有するスパッター装置が老朽化により稼働しなくなり、本研究の最重要案件であるジルコニアへのTiスパッターを外部委託しなければならなくなったことから、外部委託先の選定、スパッター層の検証および確認が必要となった。以上より、チタンスパッタによる新規ジルコニア表面改質法の臨床応用を目的に、１）外部委託機関のスパッタ装置でのメタライズ層の形成に関する検証、および２）スパッタ後のメタライズ層形成時の至適な熱処理条件に関する検証を進めた。検証は前回報告した条件と同様に、市販4-META/MMA系レジンセメントを用いた圧縮剪断接着試験、電子線マイクロアナライザーを用いた破断後のジルコニア表面への破断面観察および元素分析にて検証を進めた。また、メタライズ層の膜質および膜厚を評価するに当たり、本学が所有する電子線マイクロアナライザー（EPMA）およびX線光電子分光装置（XPS）を用いるための準備をした。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 4: Progress in research has been delayed. Reason 本研究を遂行中に病気に罹患し、長期療養を余儀なくされた。今年度中に目標としていた研究内容の達成が困難であることから、補助事業期間の延長を申請し、承認された。
Strategy for Future Research Activity	前年と同じく引き続き臨床応用を目的に、１）外部委託機関のスパッタ装置でのメタライズ層の形成に関する検証、および２）スパッタ後のメタライズ層形成時の至適な熱処理条件に関する検証を進める予定である。１）に関しては、学外の研究機関が所有するスパッタ装置を用いて検証をするため、再度いくつかの研究機関に対して交渉を再開する予定である。また、メタライズ層の膜質および膜厚を評価するに当たり、今後本学が所有する電子線マイクロアナライザー（EPMA）およびX線光電子分光装置（XPS）を用いるための準備を再開する予定である。