2018 Fiscal Year Annual Research Report
多軸鍛造技術を応用した次世代MDF純チタンの医療材料への展開
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16H05525
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| Research Institution | Kanagawa Dental College |
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Principal Investigator |
木本 克彦 神奈川歯科大学, 大学院歯学研究科, 教授 (70205011)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大久保 力廣 鶴見大学, 歯学部, 教授 (10223760)
星 憲幸 神奈川歯科大学, 大学院歯学研究科, 准教授 (20339782)
三浦 博己 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30219589)
早川 徹 鶴見大学, 歯学部, 教授 (40172994)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | MDF高強度純チタン / 多軸鍛造法 / 生体適合性 / インプラント体 / 表面処理 / クラウン / CAD/CAM |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究チームは多軸鍛造法（MDF）を駆使することにより,世界最高レベルの高強度純チタンを開発し,歯科医療材料としての実用化を目指している.今年度は、以下の実験を行い,学会発表を行なった.
実験１．MDFチタンの機械的特性メカニズムの検証：「CP2-Tiの巨大ひずみ加工による組織制御とその機械的特性」について調査を行った.詳細な内容としては，超微細粒純チタンの組織と機械的特性，特に静的強度と動的強度(疲労強度)，さらには水素脆化挙動について系統的に調査を行い，従来の純チタンとは異なる優れた機械的特性を明らかにした.
実験２. インプラント・顎骨再建治療へ応用するための骨適合性実験（in vivo）：MDFチタンのフッ素に対する腐食特性を調べた．その結果,MDFチタンは中性フッ化物溶液中ではほとんど腐食せず，酸性フッ化物溶液中でも，浸漬6時間以内であれば従来の純チタンよりも腐食しにくいことが分かった．次にMDFチタンの骨適合性を調べた．表面処理として，フラクタル構造を呈する硫酸処理，ゲルネットワーク構造を形成するアルカリ加熱処理を行って，ラット上顎抜歯窩に埋入した．その結果,同様の処理を施した従来の純チタンよりも表面処理MDFチタンの方が新生骨形成に優れており，MDFチタンの歯科用インプラント素材としての応用が期待される．
実験３. CAD/CAMシステムで製作したクラウンの臨床応用への基盤研究：CAD/CAMシステムを用いてMDFチタンクラウンを製作し,クラウン内面の適合評価をデジタルデータを用いて検証した.その結果,MDFチタンは,従来の純チタンと同等の適合性を有することが明らかとなり、CAD/CAMシステムへ応用の可能性が示唆された.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度の実験において,以下の新たな知見が得られた/
知見１：MDFチタンの静的強度と動的強度(疲労強度)，さらには水素脆化挙動については，従来の純チタンとは異なる優れた機械的特性を明らかにした.
知見２：MDFチタンは中性フッ化物溶液中ではほとんど腐食せず，酸性フッ化物溶液中でも，従来の純チタンよりも腐食しにくいことが分かった．
知見３：アルカリ加熱処理を行ったMDFチタンは,同様の処理を施した従来の純チタンよりも新生骨形成に優れていた.
知見４：CAD/CAMシステムで製作したMDFチタンクラウンは,従来の純チタンクラウンと同等の適合性を有していた.
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| Strategy for Future Research Activity |
１、インプラント・顎骨再建治療へ応用するための骨適合性実験（in vivo）
昨年より引き続き,動物実験を行う.
１）実験動物にはビーグル犬を使用し，下顎左右前臼歯部を抜去し後,純チタンスクリュー型インプラント(直径3.3mm，長さ８mm，表面性状：酸処理)とMDF高強度純チタンスクリュー型インプラント（川本重工）を埋入する.埋入90日後,MicroCTによる各種画像解析と病理組織学的に観察する． ２）雄性Sprague-Dawleyラット（8週齢）を用いて,大腿骨にMDFチタンインプラントを埋入する.4週間後、再び麻酔を行い,インプラントが埋入された大腿骨を取り出す.取り出した大腿骨をレジンにて固定し,卓上試験機（EZTest EZ-S, SHIMADZU, 京都）を用いて力学的試験によるPush in Testにてインプラント骨結合強度測定の評価を行う.
２、CAD/CAMシステムで製作したと有床義歯（メタルフレームとクラスプ）の臨床応用のための基盤研究
MDF純チタンクラスプの維持力の変化と疲労強度を評価する．CAD/CAMシステムによりクラスプ試験片を製作し，独自開発した繰り返し着脱試験機を用いて37℃水中下で10,000回まで着脱を繰り返した時のクラスプの維持力の変化を測定する．また疲労強度については、クラスプ試験片の自由端を15mmに設定した片持ちはり形式で2.0mmの定変位量となるような20Hzの疲労荷重を負荷して試料の破断回数を測定し評価する.
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