2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K11633
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| Research Institution | Showa University |
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Principal Investigator |
片岡 有 昭和大学, 歯学部, 講師 (90527300)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柴田 陽 昭和大学, 歯学部, 講師 (30327936)
宮崎 隆 昭和大学, 歯学部, 教授 (40175617)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | チタン / 表面改質 / ナノインデンテーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、チタンインプラント最表層での生体反応を明らかにし、超高齢社会に適した骨質改善を視野に入れたインプラント治療を可能にすることである。インプラント治療の成功は、オッセオインテグレーションの獲得と維持であり、チタン最表層での生体反応向上による早期の石灰化をめざし様々な表面処理技術が応用されている。石灰化組織はコラーゲンとアパタイト結晶のナノコンポジット組織であり、器質小胞性石灰化モデルで示される。しかし、チタン最表層での石灰化メカニズムはすべて明らかにされていない。本研究課題の目的は、微小領域の骨組織を超微小領域の分析が可能であるナノインデンテーション、顕微ラマン分光分析、および顕微エックス線回折などの最先端分析法を用いることで、チタン最表層超微小領域の石灰化メカニズムの解明に挑戦することであった。
平成28年度は、チタン最表層超微小領域での石灰化組織結晶の異方性決定メカニズムの解明（in vitro）を目的に各種表面処理を行ったJIS２種チタン板を実験に供し、ワイヤ放電加工表面を施したEDSurface とコントロールとして機械加工表面を用い、分化誘導培地を用い間葉系骨髄細胞の培養をし、通法の細胞形状、遺伝子解析を行った。さらに石灰化組織顕微ラマン分光分析およびナノインデンテーションを用い、骨質の評価を総合的に行った。その結果、ワイヤ放電表面での骨質は優位に優れている結果となった。
平成29年度は、生体内の骨形成メカニズムとチタン表面での骨形成メカニズムを比較検討するために、骨移植材情周囲の骨のナノインデンテーションおよび骨移植材自体の物性を評価した。その結果、市販の骨移植材の物性および形態学的特徴は様々であるのに対し、形成される骨組織の微小領域における物性には差がないことが明らかとなった。本来、X線回折で結晶の異方性についても考察する予定であったがその部分については今後の課題である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
チタン最表層超微小領域での石灰化組織結晶の異方性決定メカニズムの解明（in vitro）を明らかにすることを平成28年度および平成29年度の計画としていた。それぞれ、表面改質を行ったワイヤ放電表面での骨質は優位に優れている結果となった。それは、ワイヤ放電加工表面の酸化膜がアナターゼ結晶であり、光触媒作用があることが示唆された。また、生体内の骨形成メカニズムとチタン表面での骨形成メカニズムを比較検討するために、骨移植材情周囲の骨のナノインデンテーションおよび骨移植材自体の物性を評価した結果、市販の骨移植材の物性および形態学的特徴は様々であるのに対し、形成される骨組織の微小領域における物性には差がないことが明らかとなった。
当初の目的ではX線回折を行い、結晶の配列や異方性についての考察も加える予定であったが、X線回折での表面改質されたチタン表面の分析で、石灰化組織の結晶配列を詳細に分析することが大変困難であった。それは、表層にできる骨組織が大変薄い組織であること、そもそもチタン表面が微小凹凸であることが原因であると考えられる。引き続き分析方法の工夫が必要であると思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
チタン表面の分析で、石灰化組織の結晶配列を詳細に分析することが大変困難であり、表層にできる骨組織が大変薄い組織であること、そもそもチタン表面が微小凹凸であることが原因であると考えられた。そこで、平成29年度に工夫したことで、骨移植材情周囲の骨のナノインデンテーションおよび骨移植材自体の物性を評価した。それは、チタン表層にできる石灰化組織と、骨移植材表層にできる骨組織を比較検討することで考察を加えられないかと考えたからである。骨移植材表層にできる容量のある骨組織はX線回折による分析が可能であると考えられ、チタン表層にリン酸カルシウムのコーティングが可能であるので、実験系に取り入れれば、当初の骨形成メカニズムの解明の考察が可能であると考えている。
次年度の平成30年度は、今までの研究結果に生体内骨組織の分析も含めて検討していくことで骨形成メカニズムを明らかにする予定である。
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| Causes of Carryover |
チタン最表層超微小領域での石灰化組織結晶の異方性決定メカニズムの解明（in vitro）を明らかにすることを平成28年度および平成29年度の計画としていた。現在までで、チタン表面石灰化組織の微小領域の物性、骨移植材自体、および骨移植材周囲のナノインデンテーション分析は結果を出せているが、動物実験等でのX線回折での表面改質されたチタン表面の分析で引き続き分析方法の工夫をする段階である。そのため、当初予定していた相当数の動物実験やアタッチメントの予算分が消費できずに、次年度使用額が生じた。
平成30年度は早急に実験系の見直しを行い、相当数の動物実験などを行い、実験の精査および論文投稿を予定している。
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