2016 Fiscal Year Research-status Report
歯科医療の発展に寄与する粉末積層造形法の導入を目指した新たな展開
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16K11619
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| Research Institution | The Nippon Dental University College at Tokyo |
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Principal Investigator |
小池 麻里 日本歯科大学東京短期大学, その他部局等, 教授(移行) (00234667)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 勉 日本歯科大学東京短期大学, その他部局等, 教授(移行) (60130671)
堀江 哲郎 日本歯科大学, 生命歯学部, 助教 (10508675)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 粉末積層造形法 / コバルト-クロム合金 / バイオフィルム / Streptcoccus mutans |
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| Outline of Annual Research Achievements |
製品の製造のコスト削減と納期の短縮ができる技術開発の一つとしてCAD データから直接製品を迅速に製造できるラピッドプロトタイピング（Rapid Prototyping）が開発されている．その一つが，金属粉末を用いることで，金型を使用せずにレーザービームや電子ビームを応用することで部品を作製する粉末積層造形法である．主な材料として，チタン合金やCo-Cr合金が用いられており，人工骨やインプラントなどの生体材料を作製することで医科・歯科用への応用が急速に進んでいる．粉末積層造形法を用いて作製された製品の機械的特性や腐食挙動についての報告は散見されるが，細胞親和性の検討は未だ十分とはいえない．そこで本研究では，積層造形法で作製した金属生体材料の細菌付着性を評価し，臨床応用を目指した実用化に繋げることである．
これらの方法で作製された製品の医科・歯科分野での応用を考慮すると，生体内，特に，口腔内は細菌が常在し，その一部が生体の表面などに定着し定着する．付着した細菌と菌自体が産生する菌対外多糖からなる有機的生命集合体（バイオフィルム）を形成し，これを足がかりに，細菌が生体へ侵入をはじめる．このバイオフィルムは，体内留置医用生体材料表面にも形成されることから，菌種によっては，難治性の重症感染症の原因ともなりうる．そこで，粉末積層造形法で作製することで鋳造試料とは表面性状が異なる金属試料への口腔内細菌の付着性を検討することとした．使用材料は，Co-Cr合金製粉末積層造形試料と鋳造試料および対照試料としてテフロンとした．Streptcoccus mutans (ATCC25175)を37℃，4時間の嫌気性環境下で培養し，各試料表面への細菌の付着を走査型電子顕微鏡を用いた観察とATP活性の測定により評価した．使用した条件下では，積層造形試料の細菌の付着は，鋳造試料より少ないことが示唆できた．
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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
申請時の計画では，初年度に，試料作製の条件（材料の種類，サイズ，作製温度，ビーム強さ）を決定し，表面観察と試料表層の断面を走査電子顕微鏡にて観察を行うことであった．コバルトクロム合金とチタン合金を使用した試料の作製依頼を行い，作製条件に見合った粒子を利用しての試料作製ができた．また，対照群としての，テフロンを準備することができた．
上記の試料を用いて，3年目に予定していた共同研究者の得意分野である口腔内細菌を用いてコバルトクロム合金製の粉末積層試料に対する実験を口腔細菌の1つであるStreptcoccus mutans (ATCC25175) を用いての予備実験を行ってみた．その結果，作製した試料の有用性を確認でき，今後の実験の方向性を決定することができていることから，おおむね良好な進行状態といえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に行った予備実験の結果を基に，今年度は，材料をチタン合金粒子を用いて作製した積層試料の細菌付着性の評価を続けて行う予定にしている，得られた結果より，粉末積層法により作製された試料表面が細菌付着性に与える影響や，作製に使用した原材料や形状による影響を評価できる予定である．さらに，異なる菌種を使用することで，菌の種類の影響についても考察できる．
それと同時に，細胞毒性評価試験に取り掛かる予定にしている．現段階において，計画は予定通りに遂行していくと予想される．
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| Causes of Carryover |
実験に使用する試料作製に要する金額を初年度に計上していたが，作製に関わる金額が高価なため，必要最小限の試料数しか行っていないことから，使用額が低くなっている．今後，実験を遂行していく上で，試料作製依頼が増加することが見込まれているため，次年度での使用を予定している．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
前年度に計上していた，金属粉末積層試料作製のための予算として使用する予定にしている．
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