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Observation for dynamic process of dental caries by in situ 4D imaging

Research Project

Project/Area Number 23K16022
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 57030:Conservative dentistry-related
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

内藤 克昭  大阪大学, 歯学部附属病院, 医員 (70909506)

Project Period (FY) 2023-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywordsう蝕 / 象牙質 / 2光子励起顕微鏡 / TOF-SIMS / 象牙質う蝕 / in situ測定 / 蛍光イメージング
Outline of Research at the Start

本研究は生物学的なアプローチに基づく削らないう蝕治療を達成するために,象牙質う蝕の動的過程におけるイオンと有機成分の相互作用について明らかにすることを目的とする.この課題を達成するには,従来の静的観察法ではなく動的測定を用いて,う蝕動態に関与するイオンと象牙質内のコラーゲン線維や酵素の働きを反応下でそのまま理解することが求められる.本研究は,蛍光発現させた有機成分をう蝕動態中でそのまま観察する in situ 測定と3次元元素分析を組み合わせて,う蝕病態の鍵を握る無機有機複合体形成過程を解明し,臨床う蝕学の学理の発展と新規材料開発をめざす.

Outline of Annual Research Achievements

本研究は,象牙質う蝕の動的過程におけるイオンと有機成分の相互作用について,明らかにすることを目的とした研究である.初年度では,① 2光子励起顕微鏡による4Dイメージングの手法の確立と,②飛行時間型2次イオン質量分析法(TOF-SIMS)による3次元イオンフラグメント分析の解析方法および試料作製の方法論の確立を目指した.
① 2光子励起顕微鏡は,SHG(第2高調波発生)を用いることにより無染色でコラーゲン線維や象牙質を観察することが可能である.ここに,従来からの抗体染色を組み合わせて,まず2次元のin situ測定を試みた.プロテオグリカンを染色したサンプルを脱灰溶液に曝露させた瞬間からin situ測定を行ったところ,脱灰の進行に伴って象牙質の内因性成分であるプロテオグリカンの割合が増加する様子を観察することができた.測定範囲や波長の調整がまだまだ必要ではあるが,2光子励起顕微鏡が動的過程の観察に有用であることは確認できた.
② TOF-SIMSでは,まず健全象牙質およびフッ化物を塗布した試料を用いて,元素分布が正確に行われるかを観察した.健全象牙質においては,Ca2+やPO4-などポジティブおよびネガティブのどちらでも構造の観察をすることができた.またフッ化物イオンにおいては,ネガティブにおけるF-で象牙細管周囲に分布する状態を観察することができた.酸素ビームによるスパッタリングを利用して3次元解析をしたところ,数μmのスパッタを達成し,3次元分布を構築した.また有機質の測定では,アミノ酸レベルのフラグメントを同定することができた.
今後の予定は,染色対象を増やしてう蝕の動的過程におけるタンパク質の働きを明らかにすることである.

Report

(1 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2024 2023

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Microstructural Evaluation of the Mineralized Apical Barrier Induced by a Calcium Hydroxide Paste Containing Iodoform: A Case Report2024

    • Author(s)
      Okamoto Motoki、Naito Katsuaki、Duncan Henry Fergus、Kinomoto Yoshifumi、Kuriki Nanako、Miura Jiro、Mizuhira Manabu、Suzuki Maiko、Hayashi Mikako
    • Journal Title

      Journal of Endodontics

      Volume: 50 Issue: 2 Pages: 243-251

    • DOI

      10.1016/j.joen.2023.10.013

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fluoride-ion Diffusion in Dentin Clarified by Multiscale/Multiphysics Analysis2024

    • Author(s)
      Katsuaki Naito, Hikaru KANDA, Hiroko Yamamoto, Yasuhiro Matsuda, Katsushi Okuyama, Mikako Hayashi
    • Organizer
      2024 IADR/AADOCR/CADR General Session & Exhibition
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 象牙質に浸透したイオンの局在とMMP阻害作用との関係性の可視化2023

    • Author(s)
      内藤 克昭, 島岡 毅, 神田 ひかる, 林 美加子
    • Organizer
      第158回日本歯科保存学会学術大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 永久歯のApexificationにて形成された根尖部硬組織に対する化学的解析 バイオミネラリゼーションのメカニズム解明に向けて2023

    • Author(s)
      内藤 克昭, 岡本 基岐, 木ノ本 喜史, 林 美加子
    • Organizer
      第44回日本歯内療法学会学術大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Chemical analysis of an apical hard tissue formed by apexification in a permanent tooth: Toward elucidation of the mechanism of the apical biomineralization2023

    • Author(s)
      NAITO Katsuaki, OKAMOTO Motoki, KINOMOTO Yoshifumi, HAYASHI Mikako
    • Organizer
      ESE 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2023-04-13   Modified: 2024-12-25  

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