2017 Fiscal Year Annual Research Report

Construction of biological titanium corrosion model by evaluations of biofilm metabolic activity and surface corrosion

Research Project

Project/Area Number	15K20423
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	福島梓東北大学, 大学病院, 助教 (50733565)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords	チタン / バイオフィルム / フッ化物 / 腐食
Outline of Annual Research Achievements	歯科用インプラント材料や義歯床用材料としてチタン・チタン合金が広く用いられているが、近年、チタンの生体内における微量溶出に起因すると考えられるアレルギーの発症や腐食・変色などの問題が懸念されている。また、チタン表面に形成されたバイオフィルム構成細菌の代謝活性によって、チタンの腐食が起こることが予測される。加えて、効果的なう蝕予防剤として使用されるフッ化物によって腐食することが報告され、チタン製インプラントや義歯装着患者におけるフッ化物配合歯磨剤の使用を避けるべきと推奨されている。これまでのチタンの腐食研究では、細菌非存在下での浸漬実験が主であり、チタン表面に形成されるバイオフィルムによるチタンへの影響は不明である。また、フッ化物存在下ではバイオフィルム構成細菌の代謝活性抑制作用によりpHの低下が抑制されると予測され、実際の口腔内を想定した科学的根拠が求められる。そこで、チタン表面にStreptococcus mutansの人工バイオフィルムを形成し、バイオフィルム－チタン腐食モデルを構築した。さらにフッ化物存在下におけるバイオフィルム直下のpH測定およびバイオフィル代謝前後におけるポテンシオスタットによるチタン表面の電気化学的変化測定、バイオフィルムへのチタン溶出量を高周波誘導結合プラズマ分析装置を用いて測定し、バイオフィルム代謝活性およびチタンの腐食性評価を行った。その結果、バイオフィルム存在下ではわずかに腐食傾向の増加が認められたが、フッ化物の有無による変化は認められなかった。また、低pHのフッ化物溶液への浸漬によって、腐食傾向増加、色調変化、光沢度低下、チタン溶出が認められたが、中性環境下ではフッ化物による変化は認められなかった。本研究成果より、チタン製歯科材料使用患者においても残存歯う蝕予防のためフッ化物使用を推奨する根拠となるとともに、研究成果を国際誌に公表した。