2019 Fiscal Year Research-status Report
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16K11563
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| Research Institution | Showa University |
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Principal Investigator |
荻野 玲奈 (田中玲奈) 昭和大学, 歯学部, 助教 (80585779)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柴田 陽 昭和大学, 歯学部, 教授 (30327936)
宮崎 隆 昭和大学, 歯学部, 特任教授 (40175617)
有本 隆文 昭和大学, 歯学部, 講師 (60407393) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | エナメル質 / 脱灰 / 再石灰化 / マイクロCT / オフィスブリーチ / ラマン分光分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者らは，人工の初期う蝕の再石灰化に適したイオン供給の方法として，オフィスブリーチ処理後にS-PRGから抽出した石灰化イオン溶液を用いる方法が適していると報告したが，臨床的なエビデンスとして，再石灰化を目的として広く用いられているMIペースト（CPP-ACP）と，これまで研究に用いてきた石灰化イオン溶液を用いて，オフィスブリーチ処理を行わずにそれぞれの溶液に浸漬したエナメル質脱灰サンプルの表層0.5㎜をマイクロCTで解析しミネラル密度の変化を4週間後まで解析した．
CPP-ACPに24時間浸漬したサンプルおよび石灰化イオン溶液に浸漬したサンプルでは，それぞれオフィスブリーチの後処理で石灰化イオン溶液を用いたサンプルと比較して有意なミネラル密度の向上はみられなかった．よって，脱灰されたエナメル質表層のさらなる再石灰化には，35％過酸化水素と光照射によるオフィスブリーチ処理が必要であることが示唆された．また，オフィスブリーチ後に石灰化イオン溶液に24時間浸漬したサンプルは，ハンクス緩衝液に浸漬したサンプルと比較して，ミネラル密度が有意に向上した．以上からオフィスブリーチの後処理でエナメル質のミネラル密度を回復するためにはハンクス緩衝液よりも石灰化イオン溶液が有用であることが示された．
一方，オフィスブリーチの後処理で石灰化イオン溶液，ハンクス緩衝液および脱イオン水を用いた場合，ラマン分光分析法では，エナメル質表面にν1，ν2，ν３，ν4のリン酸基ピークが見られ，それぞれの処理にしたがいν2 およびν4のピーク比が変化した．石灰化イオン溶液に浸漬したサンプルでは，これらのピーク比が最も大きく変化し，単斜晶アパタイトの存在を示した．エックス線回折では，石灰化イオン溶液浸漬後のエナメル質では珪酸アパタイトの一種であるCa10(SiO4)3(SO4)3(OH,F)2が検出された．
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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
六方晶と単斜晶アパタイトの違いはオングストロームレベルの僅かなひずみであり，通常のエックス線回折で見分けることは非常に困難である．レーザーラマン分光分析は六方晶から単斜晶アパタイトへの遷移をν2 vs ν4リン酸基振動から読み解くことができる．分子構造を持たないフリーのリン酸基は，他のイオンと結合することによりラマンシフトが見られ，さらにν2 およびν4ピークでは，結晶場効果によりline splittingする．したがって，これらのピーク比がアパタイト結晶ユニットにおける格子定数変化に敏感であることがこれまでに報告されている．ラマン分光分析ではCa10(SiO4)3(SO4)3(OH, F)2の結晶構造を単斜晶アパタイトとして検出できた可能性が高い．石灰化イオン溶液中のSiO32-とF-が単斜晶アパタイトの局所合成に大きく関与したと考えられる．一方，Ca10(SiO4)3(SO4)3(OH, F)2の単斜晶構造は水酸基の再配列に依存しており，オフィスブリーチングとその再石灰化にかかわる再配列がイオン導入において重要であるといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
顕微ラマン分光分析を用いて未処理のエナメルサンプルを石灰化イオン溶液およびMIペースト(CPP-ACP)に浸漬し，オフィスブリーチ処理を行わない場合の再石灰化効果を検証する．
また，新しい試みとしてNd:YAGレーザーアブレージョンシステムを用いて，エナメル質断面に含まれる超微量元素を検出できる可能性が示唆された．エナメル質の矢状断のサンプルを作成し，レーザーアブレージョンシステムを用いて，再石灰化処理後のエナメル質サンプルに含まれるケイ素やフッ素などの元素を同定し，定量する．もしレーザーアブレージョンによる元素マッピングでケイ素やフッ素が検出されれば石灰化イオン溶液中のSiO32-とF-が単斜晶アパタイトの局所合成に大きく関与したことは明白で，検出されなければ、S-PRGから抽出した石灰化イオン溶液に含まれるケイ素やフッ素を含まない溶液でも単結晶のアパタイトを作ることができるという可能性が示唆される．
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| Causes of Carryover |
物品費は，既存の機器および材料で測定および解析に取り組んだので，試薬やガラス器具などの購入が見込みよりも少なかった．また，産休および育休取得により研究を中断したため旅費・その他の使用額に差額が生じた． 今後の使用計画として，Nd:YAGレーザーアブレージョンシステムで研究を行うにあたり，ケイ素の標準試料を購入する可能性がある．また，既存のマイクロCTデータ解析用ラップトップコンピュータは不具合が生じているため購入予定である．サンプルの処理およびエナメルサンプルの保存液作成に用いるpHメーターは電極の経年劣化が生じるため，1年半に1度の交換が必要になる．キャリブレーション用のpH標準液も適宜購入予定である．現存のpHメーターは温度計と連動していないため再現性が低いことが懸念される．温度計の付属したpHメーターの購入も検討中である．また，マイクロCTデータ解析に用いる位置合わせオプションも必要に応じ月毎にレンタルを行う予定である．
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