2017 Fiscal Year Annual Research Report
アパタイトナノ複合膜のレーザー迅速成膜による高機能化歯面の構築と歯周治療応用
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17H02093
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
大矢根 綾子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (50356672)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奈良崎 愛子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (40357687)
宮治 裕史 北海道大学, 大学病院, 講師 (50372256)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | レーザー / アパタイト / リン酸カルシウム / 過飽和溶液 / 成膜 / 転写 / 歯周組織 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
歯周組織再生に有効と考えられる生理活性物質とアパタイトのナノ複合膜を歯面上に迅速成膜するための、2種類のレーザー技術（液中成膜技術、膜転写技術）の開発を進めた。用いるレーザーは両技術に共通で、Nd:YAGナノ秒パルスレーザー（基本波 1064 nm）を採用した。
液中成膜技術では、歯のモデル物質である焼結水酸アパタイト基材（10㎜×10㎜×1 ㎜）を用い、アパタイト成膜のための基礎的な条件検討を行った。リン酸カルシウム過飽和溶液中に設置された基材上に種々の条件下でパルスレーザー光を照射し、生成膜の組成と構造をSEM観察、EDX分析等により調べた。焼結水酸アパタイト基材の光吸収性の違いにより、Nd:YAGナノ秒パルスレーザーの基本波（波長：1064 nm）および2倍波（波長：532 nm）よりも、3倍波（波長：355 nm）が成膜に有効であることが分かった。レーザー光波長を355 nmに固定して条件検討を行った結果、5分の照射でも基材上にリン酸カルシウムを成膜できることを確認した。
膜転写技術では、光学的に透明なPETサポート基板に表面処理を施した後、リン酸カルシウム過飽和溶液に浸漬することで、基板上にアパタイト原料膜を作製した。サポート側から原料膜へのNd:YAGナノ秒パルスレーザーの基本波（波長：1064 nm）のシングルショット照射により、対向配置したレシーバー基材上への膜転写を検討した。レーザー照射時のアパタイト膜への衝撃を低減するため、原料膜/サポート基板界面で効率的にアブレーションを起こす犠牲層等を導入の結果、レーザービームパターンに応じたアパタイト膜のレシーバー基材（PDMSを使用）上への転写を確認できた。
また、ヒト由来試料（象牙質ブロック）を用いた実験計画について、産業技術総合研究所および北海道大学の倫理委員会への承認申請を行った。
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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
交付申請時の実施計画書に従い研究を進め、上記の通り、概ね期待通りの成果が得られている。液中成膜技術については、応募時に掲げた目標のひとつ（5分以内に実施可能な成膜技術の確立）を達成した。研究初年度が終了した段階であるものの、既に得られた成果の一部を複数の国内学会で発表したほか、原著論文の投稿に至っている（審査中）。また、平成30年度中に複数の国際学会で成果発表を行う予定である（受理済み）。膜転写技術についても、平成30年度中に国際学会で成果発表を行う予定である（受理済み）。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度に得られた研究成果に基づき、各レーザー成膜技術のさらなる高度化を進めていく。液中成膜技術では、前年度の研究で有効性の確認された紫外レーザー光（波長：355 nm）を用い、生理活性物質の担持・複合化による膜機能の向上を図っていく。膜転写技術では、前年度の結果を基に、生理活性物質を含むアパタイト膜のレーザー転写を検討する。本技術では、膜転写時の生理活性物質への熱衝撃等が大きな課題であり、生理活性の維持に向けた転写法の高度化を図る。
また今後は、歯のモデル物質（焼結水酸アパタイト基材等）を用いた基礎的検討に加えて、ヒト象牙質ブロック（通常の治療内で抜歯され廃棄予定の歯について、患者同意を得て譲渡を受ける）を用いた検討を進めることで、歯面への応用可能性を追求していく。ヒト象牙質ブロックの使用にあたっては、産業技術総合研究所および北海道大学の倫理委員会の承認を得た上で、関連法規や指針、両機関のガイドライン等を遵守して研究を実施する。
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