2016 Fiscal Year Research-status Report
歯科用スマートセメントの基礎的検討 ―強固な接着と容易な除去の両立を目指して―
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16K15804
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
浜田 賢一 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学系), 教授 (00301317)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | イオン液体 / グラスアイオノマーセメント / 接着 / スマート材料 / 歯科用セメント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年の歯科用セメントの目覚ましい進歩の結果，歯質欠損部を修復するインレーやクラウンといった修復物と歯質の結合は強固になり，使用中に脱落するリスクは大きく減少した。また，歯列矯正において，歯に力を伝える部材であるブラケットと歯面の接着力も向上し，矯正の効果が向上している。その他にも，歯質と材料，あるいは材料と材料の接着が向上し，脱離までの寿命が伸びて患者のQOL向上に繋がっているケースは多い。一方，結合箇所を分離する必要に迫られるケースでは，分離が困難になっているのも事実である。例えば，歯質修復箇所で２次齲蝕や根尖病巣再発が生じた際，多くの場合は修復物の除去が必要である。しかし，結合が強固であるため，除去時には強い力や振動を加える必要があり，患者に不快感を与えるだけでなく，歯質にダメージを与えることすらある。しかし，強固な接着と容易な除去，という相反する性質を両立することは困難である。
本研究では，使用時には強固な接着力を維持し，必要になったときは接着力を低下させ，容易な除去を可能とする歯科用スマートセメントの開発を目指している。その機構として，歯科用セメントにイオン液体を添加することで導電性を持たせ，通電することで接着力の低下が可能か検討した。その結果，市販の歯科用グラスアイオノマーセメント（GIC）およびレンジ添加型GICで金属を接着した場合，この機構が有効であることを見出した。また，イオン液体の添加量を最適化すれば，元のセメントと同等の接着力を維持することが可能であることを明らかにした。
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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
本研究のスマートセメントの機能発現の機序は今のところ明らかではなく，その解明は今後の開発でも重要な情報となる。元々のセメントの接着力は被着物に依存するため，イオン液体を添加したスマートセメントの通電による接着力低下量も一様ではない。しかし，通電特性は被着物によらず同じ傾向を示し，通電直後には電流が容易に流れるが，急激に電流量が減少する。また，積算電荷密度と接着力の減少の相関にも類似性が認められ，接着部の脱離は被着物によらずアノード側で生じている。以上から，接着力低下の機序はアノード側の金属表面で生じる電気化学反応による金属の腐食と密接に関係すると推定している。被着物が耐食性の高い金属の場合，同じ電荷密度でも接着力の低下量が小さく，この仮説を補強するが，さらに詳細な検討が必要である。
通電にともなう電流量の低下は，GIC内でのイオン液体の電気泳動による分極と推定しているが，接着部の脱離にともなう通電面積の減少も影響している可能性がある。GIC内でのイオン液体の存在形態や位置の特定は，スマートセメントの開発において重要と考えているが，直接観察する手段の開発が必要であり，今後の課題である。
これまでに３種類のイオン液体を用いてレジン添加型GICベースのスマートセメントを試作したが，特性には違いがあるものの，いずれも通電により接着力の低下が可能であり，イオン液体の種類を問わない可能性が高い。現在市販されているイオン液体で経口摂取可能との認証を得ているものはなく，当面は試作セメントでの評価を続けることになるが，イオン液体の種類を変更しても基本的な特性は維持できると推定され，経口摂取可能なイオン液体が入手できれば，スムーズに材料開発を進めることが可能と思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでは被着材として金属を用いてきたが，スマートセメントの臨床での需要の中心となると考えられる歯質との接着を評価する。生活歯に導電性があることは知られているが，抜去後に一度乾燥してしまうと，水につけても導電性が回復しないため，保存状態に留意して抜去歯牙（ウシを想定）を集める必要がある。抜去歯牙と接着する被着材としては，臨床を想定して金合金，金銀パラジウム合金（以上，修復物），コバルトクロム合金，チタン（以上，矯正用ブラケット）を対象とする。
通電剥離後にセメントの除去を不要とするためには，歯質とスマートセメントの界面で接着が壊れることが望まれる。これまでの結果では，アノード側金属の表面で剥離が生じているが，歯質をアノードとして通電した際にも同様の現象が生じるか評価する。仮に歯質表面では剥離しない場合は，接着している金属側をアノードとして通電すれば，修復物の除去は可能と考えている。ただし，歯質の導電性は金属とは大きく異なるため，接着力低下に必要な電荷密度などが大きく異なる可能性はある。
接着力低下の機序の解明のため，イオン液体と金属との基礎的な電気化学的反応を調べる必要がある。簡単な評価としては，イオン液体の水溶液を作り，金属板を電極とした電気分解を行う。水の電気分解が生じない電圧で通電した際に，電極表面に腐食生成物が生じれば，その分析を行って電気化学反応を推定する。ただし，イオン液体を構成するイオンは複雑な化合物であり，成分分析には困難も予想される。また，腐食生成物の生体安全性の評価も必要となろう。
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| Causes of Carryover |
当初の計画では，顕微鏡で使用するCCDカメラの購入を想定していたが，別途購入したデジタルカメラの動画撮影で充分であることがわかり，購入しなかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
2017年度に使用する貴金属合金の購入量を増やす。
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