Evaluation of zirconium - niobium alloys for dental biomaterials

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K20474
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 下岸 将博 東京医科歯科大学, 歯学部附属病院, 特任助教 (60747913)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 歯科インプラント / 歯科用金属

Outline of Annual Research Achievements

口腔機能回復に有効であるインプラント治療においては、人工歯根であるインプラント体と口腔内で機能する歯冠にあたる上部構造の双方が良好な機械的物性および高い生体親和性を有する事が要求される。さらに前歯部の喪失症例においては審美的要求の高い領域とされ、残存歯と比較して違和感ない歯冠色を実現する必要がある。
14%のニオビウムを含有したジルコニウム合金は、高温酸化処理を施す事で材料表面が白色を呈する為、金属材料でありながら臨床応用において審美性を損なわないこと、表面の酸化層と母材の間に強固な結合力が働いていることが報告されている。
平成29年度では、まず平成27年度および28年度に行った機械的物性試験およびin vitroにおける生物学的安全性試験のデータを踏まえて研究協力者との討議を行った結果、歯科インプラントにおける上部構造の一部として、粘膜貫通部に接触するアバットメント材料として、14%のニオビウムを含有したジルコニウム合金が、従来の金属材料およびセラミックス材料に匹敵する強度と生体親和性を持つ事を確認した。動物実験に関しては、3Rの観点から、より小型の動物種であるマウスを用いた安全性確認試験を行う事とした。
一方で、14%のニオビウムを含有したジルコニウム合金では、白色の酸化被膜を高温条件によって生成する際、母材内部においてオメガ相が形成される事により引張強度が増大する一方で、伸び率の極端な減少が見られ、破断面においても脆性破壊の跡とみられる像が確認されている。オメガ相の生成は温度条件によって影響される事が予想されるため、今年度では生体親和性の確認と、伸び率を維持できる酸化条件の模索を目標とした。