2017 Fiscal Year Research-status Report

ジルコニアおよびチタン表面への軟組織接着機構の解明

Research Project

Project/Area Number	16K15798
Research Institution	Tokyo Medical and Dental University
Principal Investigator	塙隆夫東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (90142736)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	堤祐介東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 准教授 (60447498)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords	イットリア安定化ジルコニア / 歯科インプラント / 軟組織接着 / 表面反応 / 擬似体液 / 表面分析
Outline of Annual Research Achievements	本研究は、ジルコニアおよびチタン表面の組成と化学的状態の厳密な解析を通じて、これらと生体組織との界面反応機構を探る点で独創的であり、材料表面に形成した生体組織の観察から機構解明を行ってきた従来の研究とは非連続な学術的視野となり得るものであり、歯科インプラント周囲炎防止のため、ジルコニア・チタン表面と軟組織との接着機構を表面科学的手法によって明らかにすることを目指す。本研究は現象論に留まらず、その機構を明らかにして汎用的技術の創製を目指すことから、生体機能材料の応用に留まっている従来の研究手法とは異なる学術発展の方向性を提案する点でチャレンジングである。本年度までに、その機構を明らかにする一助として、YSZの水中およびハンクス液中での変化をX線光電子分光(XPS)によって解析し、表面反応を明らかにした。ZrとYは酸化状態であった。OはO2-、OH-、H2Oの状態で存在していた。Yの相体濃度は(100)と(111)において公称組成よりも小さく(110)で同じであった。水中に60 d浸漬した(110)試料には大量の水酸基が存在していた。一方、リン酸イオンとしてのPはハンクス液浸漬のすべての試料から検出され（Fig. 1）、特に(110)試料で多く検出された。これらの結果から、結晶面に依存して表面反応速が異なるが、実際に歯科および医療に使用されるYSZ表面はランダムな多結晶面であり、反応は上記の総合的結果として現れる。純水中における水酸基の増加とハンクス液中におけるリン酸基の増加が確認され、これらの現象がYSZへの組織接着を促進している可能性がある。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason これまでに、３種類の結晶面(100)、(110)、(111)の13mol%Yを含有する市販YSZの板材(10mm x 10mm x 0.5mm)を試料とし、純水中に60 d浸漬あるいはグルコースを含まないハンクス液に7 d浸漬し、XPSで解析した。その結果、水との反応でわずかに水和し、ハンクス液中では、カルシウムは検出されず、リン酸イオンのみ取り込むことがわかった。これらの反応が、軟組織接着に関与している可能性を明らかにした。本年度までの成果を論文として公表することができた。
Strategy for Future Research Activity	市販の無作為の結晶面のYSZと純Tiで同様の試験を実施し、その結果を比較する。また、同様の試料に対して、各タンパク質の吸着挙動を明らかにする。さらに、細胞培養によって繊維芽細胞の接着、増殖状態を評価し、軟組織接着の機構を明らかにする。
Causes of Carryover	材料費、旅費などの減額に努め、予定よりも支出を減額できたため及び細胞培養実験費用を確保する必要があるため。