青色可視光励起型低濃度過酸化水素ラジカル殺菌技術を応用した次世代義歯洗浄器開発

• Project/Area Number: 22592141
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Prosthetic dentistry
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 菅野 太郎 東北大学, 大学院・歯学研究科, 助教 (30302160)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2011: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2010: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
• Keywords: ラジカル殺菌 / 過酸化水素 / ヒドロキシルラジカル / 義歯洗浄器 / 可視光LED / ラジカル殺菌技術 / 低濃度過酸化水素 / 温度

Research Abstract

われわれはこれまで、日常臨床で用いられるオキシドール(1M;3%)よりも低濃度の過酸化水素に、可視光領域の波長(405nm)のLEDを照射することで、効率的にヒドロキシルラジカル(HO・)を発生させ殺菌を行うという新しい義歯洗浄器を試作し検討を行ってきた.
義歯をこの洗浄器で洗浄する際、HO・は強力な酸化剤であるため、金属や床用レジンといった歯科材料を腐食させるという懸念がある。本年度は、過酸化水素の光分解によって生じるHO・が歯科用金属に及ぼす腐食作用を評価した。金属試料は、12%金銀パラジウム合金、チタン、コバルトクロム合金、ステンレス鋼を用いた。放射照度115mW/cm^2のLEDを光源とし、過酸化水素濃度は1Mとし、金属試料を37℃条件下1週間浸漬し、ICP(誘導結合プラズマ発光分光分析)装置を用いて各元素の溶出イオン量を計測した。その結果、どの歯科用金属においても、1M過酸化水素の光分解によるHO・生成系の腐食作用は、光を照射しない過酸化水素に1週間浸漬した場合よりも低いという結果が得られた。すなわち、本殺菌法を義歯洗浄に応用することの歯科用金属に対する安全性は示された。
また、今回、義歯洗浄器自体の改良も行った。義歯を浴槽に入れて洗浄する場合、洗浄液や浴槽も汚染される可能性が高い。したがって、以前試作した放射照度110mW/cm^2のLEDを搭載した洗浄器の改良を行った。浴槽の大きさを大きくし、上下の義歯を同時に洗浄できるようにした。義歯は過酸化水素が入ったプラスチックパックに入れて洗浄し、汚染した洗浄液が浴槽につかない設計とした。

Research Products

• [Journal Article] Literature review of the role of hydroxyl radical in chemically-induced mutagenicity and carcinogenicity for the risk assessment of disinfection system utilizing photolysis of hydrogen peroxide (2012)
  • Author(s): Kanno T, Nakamura K, Ikai H, Kikuchi K, Sasaki K, Niwano Y
  • Journal Title: J Clin Biochem Nutr Volume: (未定)(印刷中)
  • NAID: 130004879280
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel Denture Cleaning System Based on Hydroxyl Radical Disinfection (2012)
  • Author(s): Kanno T, Nakamura K, Ikai H, Hayashi E, Shirato M, Mokudai T, Iwasawa A, Kohno M, Niwano Y, Sasaki K
  • Journal Title: Int J Prosthodont Volume: (未定)(印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Determination of Reactive Oxygen Species Generated by Phorbol 12-Myristate 13-Acetate-Stimulated Oral Polymorphonuclear Cells from Healthy (2012)
  • Author(s): Yaekashiwa N, Sato E, Nakamura K, Iwasawa A, Kudo, A, Kanno T, Kohno M, Niwano Y
  • Journal Title: Arch Oral Biol Volume: (未定)(印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In vitro and in vivo anti-Staphylococcus aureus activities of a new disinfection system utilizing photolysis of hydrogen peroxide (2012)
  • Author(s): Hayashi E, Mokudai T, Yamada Y, Nakamura K, Kanno T, Sasaki K, Niwano Y
  • Journal Title: J Biosci Bioeng Volume: (未定)(印刷中)
  • NAID: 110009495428
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Microbial resistance in relation to catalase activity to oxidative stress induced by photolysis of H_2O_2 (2012)
  • Author(s): Nakamura K, Kanno T, Mokudai T, Iwasawa A, Niwano Y, Kohno M
  • Journal Title: Microbiol Immunol Volume: 56 Pages: 48-55
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Topical treatment of oral cavity wounded skin with a new disinfection system utilizing photolysis of hydrogen peroxide in rats (2012)
  • Author(s): Yamada Y, Mokudai T, Nakamura K, Hayashi E, Kawana Y, Kanno T, Sasaki K, Niwano Y
  • Journal Title: J Toxicol Sci Volume: 37 Pages: 329-335
  • NAID: 10030126757
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synergistic Effect of Thermal Energy on Bactericidal Action of Photolysis of H_2O_2 in Relation to Acceleration of Hydroxyl Radical Generation (2012)
  • Author(s): Shirato M, Ikai H, Nakamura K, Hayashi E, Kanno T, Sasaki K, Kohno M, Niwano Y
  • Journal Title: Antimicrob Agents Chemother Volume: 56 Issue: 1 Pages: 295-301
  • DOI: 10.1128/aac.05158-11
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reevaluation of analytical methods for photogenerated singlet oxygen (2011)
  • Author(s): Nakamura K, Ishiyama K, Ikai H, Kanno T, Sasaki K, Niwano Y, Kohno M
  • Journal Title: Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition Volume: 49 Issue: 2 Pages: 87-95
  • DOI: 10.3164/jcbn.10-125
  • NAID: 130004466651
  • ISSN: 0912-0009, 1880-5086
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photolysis of hydrogen peroxide, an effective disinfection system via hydroxyl radical formation (2010)
  • Author(s): Ikai H, Nakamura K, Shirato M, Kanno T, Iwasawa A, Sasaki K, Niwano Y, Kohno M
  • Journal Title: Antimicrob Agents Chemother Volume: 54 Pages: 5086-5091
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reevaluation of quantitative ESR spin trapping analysis of hydroxyl radical by applying sonolysis of water as a model system (2010)
  • Author(s): Nakamura K, Kanno T, Ikai H, Sato E, Mokudai T, Niwano Y, Ozawa T, Kohno M
  • Journal Title: Bull Chem Soc Jpn Volume: 83 Pages: 1037-1046
  • NAID: 10026698287
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel analytical method to evaluate directly catalase activity of microorganisms and mammalian cells by ESR oximetry (2010)
  • Author(s): Nakamura K, Kanno T, Mokudai T, Iwasawa A, Niwano Y, Kohno M
  • Journal Title: Free Radical Res Volume: 44 Pages: 1036-1043
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Zirconia as a dental implant abutment material : A systematic review (2010)
  • Author(s): Nakamura K, Kanno T, Milleding P, Ortengren U
  • Journal Title: Int J Prosthodontics Volume: 23 Pages: 299-309
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A retrospective study of fixed dental prostheses without regular maintenance (2010)
  • Author(s): Ikai H, Kanno T, Kimura K, Sasaki K
  • Journal Title: J Prosthodont Res Volume: 54 Pages: 173-178
  • NAID: 130004679534
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Bactericidal effect of hydroxyl radical generated by photolysis of hydrogen peroxide (2011)
  • Author(s): Ikai H, Nakamura K, Shirato M, Kanno T, Iwasawa A, Sasaki K, Niwano Y, Kohno M
  • Organizer: Interface Oral Health Science 2011
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2011-03-08
• [Presentation] Influence of hydroxyl radical generated by photolysis of H2O2 on corrosion behavior of dental metals (2011)
  • Author(s): Yamada Y, Nakamura K, Takada Y, Mokudai T, Ikai H, Inagaki R, Kanno T, Sasaki K, Niwano Y, Kohno M
  • Organizer: Interface Oral Health Science 2011
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2011-03-08
• [Presentation] Reevaluation of analytical methods for photogenerated singlet oxygen (2011)
  • Author(s): Ishiyama K, Nakamura K, Ikai H, Kanno T, Sasaki K, Niwano Y, Kohno M
  • Organizer: Interface Oral Health Science 2011
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2011-03-08
• [Presentation] Booster effect of thermal energy on bactericidal action of hydroxyl radical generated by photolysis of H_2O_2 (2011)
  • Author(s): Shirato M, Ikai H, Nakamura K, Kanno T, Sasaki K, Niwano Y, Kohno M
  • Organizer: Interface Oral Health Science 2011
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2011-03-08
• [Presentation] ヒドロキシルラジカルが骨治癒に及ぼす影響 (2011)
  • Author(s): 菅野太郎, Luiz Meirelles, 中村圭祐, 猪飼紘代, Johansson Carina, Stig Karlsson, 佐々木啓一, 河野雅弘, 庭野吉己
  • Organizer: 第64回日本酸化ストレス学会学術集会
  • Place of Presentation: ルスツ(北海道)
• [Presentation] 過酸化水素光分解殺菌法における微生物の反応動態解析 (2011)
  • Author(s): 林栄成, 中村圭祐, 菅野太郎, 目代貴之, 岩沢篤郎, 河野雅弘, 庭野吉己
  • Organizer: 第64回日本酸化ストレス学会学術集会
  • Place of Presentation: ルスツ(北海道)
• [Presentation] 過酸化水素光分解により生じるヒドロキシルラジカルの細胞毒性評価 (2011)
  • Author(s): 猪飼紘代, 中村圭祐, 菅野太郎, 佐々木啓一, 河野雅弘, 庭野吉己
  • Organizer: 第64回日本酸化ストレス学会学術集会
  • Place of Presentation: ルスツ(北海道)
• [Presentation] プロアントシアニジン光照射による新しい殺菌技術 (2011)
  • Author(s): 白土翠, 中村圭祐, 猪飼紘代, 菅野太郎, 佐々木啓一, 庭野吉己, 河野雅弘
  • Organizer: 第64回日本酸化ストレス学会学術集会
  • Place of Presentation: ルスツ(北海道)
• [Presentation] プロアントシアニジンの光照射により生成される活性酸素種の解析 (2011)
  • Author(s): 中村圭祐, 白土翠, 猪飼紘代, 菅野太郎, 佐々木啓一, 河野雅弘, 庭野吉己
  • Organizer: 第64回日本酸化ストレス学会学術集会
  • Place of Presentation: ルスツ(北海道)
• [Presentation] ヒドロキシルラジカルが歯科用金属の耐食性に及ぼす影響 (2011)
  • Author(s): 山田康友, 中村圭祐, 高田雄京, 目代貴之, 猪飼紘代, 稲垣亮一, 菅野太郎, 佐々木啓一, 庭野吉己, 河野雅弘
  • Organizer: 第64回日本酸化ストレス学会学術集会
  • Place of Presentation: ルスツ(北海道)
• [Presentation] ラジカル殺菌技術の歯科応用 (2010)
  • Author(s): 菅野太郎
  • Organizer: 第25回日本酸化ストレス学会関東支部学術大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2010-12-11
• [Presentation] 過酸化水素光分解殺菌法における殺菌効果増強因子の検討 (2010)
  • Author(s): 白土翠, 猪飼紘代, 中村圭祐, 菅野太郎, 佐々木啓一, 庭野吉己, 河野雅弘
  • Organizer: 第25回日本酸化ストレス学会関東支部学術大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2010-12-11
• [Presentation] 光線力学殺菌療法における一重項酸素生成量評価法の検討 (2010)
  • Author(s): 石山希里香, 中村圭祐, 猪飼紘代, 菅野太郎, 佐々木啓一, 庭野吉己, 河野雅弘
  • Organizer: 第25回日本酸化ストレス学会関東支部学術大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2010-12-11
• [Presentation] 過酸化水素光分解から生じたヒドロキシルラジカル殺菌効果 (2010)
  • Author(s): 猪飼紘代、中村圭祐、白土翠、菅野太郎、庭野吉己、河野雅弘
  • Organizer: 第63回日本酸化ストレス学会学術集会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] ESRオキシメトリー法を応用した微生物および動物細胞の新しいカタラーゼ活性測定法 (2010)
  • Author(s): 中村圭祐, 菅野太郎, 目代貴之, 岩沢篤郎, 庭野吉己, 河野雅弘
  • Organizer: 第63回日本酸化ストレス学会学術集会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] ESRスピントラップ法を用いたラジカル定量の潜在的問題点 (2010)
  • Author(s): 佐藤恵美子, 中村圭祐, 菅野太郎, 猪飼紘代, 目代貴之, 庭野吉己, 河野雅弘
  • Organizer: 第63回日本酸化ストレス学会学術集会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 過酸化水素の光分解によるHO・生成反応の活性化 (2010)
  • Author(s): 白土翠, 中村圭祐, 猪飼紘代, 菅野太郎, 佐々木啓一, 庭野吉己, 河野雅弘
  • Organizer: 第63回日本酸化ストレス学会学術集会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Book] Interface Oral Health Science 2011 (Bactericidal effect of hydroxyl radical generated by photolysis of hydrogen peroxide) (2012)
  • Author(s): Ikai H, Nakamura K, Shirato M, Kanno T, Iwasawa A, Sasaki K, Niwano Y, Kohno M
  • Publisher: Springer
• [Book] Interface Oral Health Science 2011 (Booster effect of thermal energy on bactericidal action of hydroxyl radical generated by photolysis of H_2O_2) (2012)
  • Author(s): Shirato M, Ikai H, Nakamura K, Kanno T, Sasaki K, Niwano Y, Kohno M
  • Publisher: Springer
• [Book] Interface Oral Health Science 2011 (Reevaluation of analytical methods for photogenerated singlet oxygen) (2012)
  • Author(s): Ishiyama K, Nakamura K, Ikai H, Kanno T, Sasaki K, Niwano Y, Kohno M
  • Publisher: Springer
• [Book] Interface Oral Health Science 2011 (Influence of hydroxyl radical generated by photolysis of H_2O_2 on corrosion behavior of dental metals) (2012)
  • Author(s): Yamada Y, Nakamura K, Takada Y, Mokudai T, Ikai H, Inagaki R, Kanno T, Sasaki K, Niwano Y, Kohno M
  • Publisher: Springer