2017 Fiscal Year Annual Research Report
バイオミネラリゼーション・メカニズムに基づく高齢者のう蝕予防・治療法の開発
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17H04382
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
林 美加子 大阪大学, 歯学研究科, 教授 (40271027)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奥山 克史 朝日大学, 歯学部, 講師 (00322818)
松田 康裕 北海道医療大学, 歯学部, 講師 (50431317)
山本 洋子 大阪大学, 歯学研究科, 招へい教員 (60448107)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 歯学 / 象牙質 / 耐酸性 / 根面う蝕 / 再石灰化 / コラーゲン / 架橋 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高齢者のう蝕は増加の一途をたどっており、解決すべき喫緊の課題となっている。われわれは、これまでに、う蝕の評価法として特性 X 線およびγ線を応用し、非破壊にてミネラル元素の連続定量・定性法を確立して、各元素のう蝕進行抑制の効果を検 証してきた。一方、う蝕の進行や歯質の評価には、ミネラルのみならずコラーゲンの性質が影響していることも明らかにしている。
これらの背景をふまえて、平成29年度は、UVA活性リボフラビン処理により歯根象牙質の機械的強度ならびに耐酸性が顕著に向上することをマイクロCT解析によって明らかにした。また、UVA活性リボフラビン処理によりタイプ１コラーゲンに分子間および分子内の架橋形成が促進されることを、透過型電子顕微による形態観察、FTIRによる分子構造分析、およびSDS-PAGEとウエスタンブロッティングにより明らかにした。すなわち、UVA活性リボフラビン処理にて架橋形成が促進されコラーゲンネットワークが強化されることが、酸性環境においてミネラルの喪失の防止に寄与し、歯根象牙質の耐酸性向上に直接的に影響を及ぼすことを示した。
さらに、コラーゲンを象牙質に内在する酵素分解から保護する観点から、従来の根面う蝕修復材料であるグラスアイオノマーセメントに亜鉛ガラスを添加した塗布材を根面象牙質に作用させたところ、特性 X 線およびγ線によるPXIE/PEGE原子定量測定およびマイクロCT解析により、亜鉛の取り込みが象牙質の耐酸性に影響を及ぼす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
平成29年度は、UVA活性リボフラビン処理にて架橋形成が促進されコラーゲンネットワークが強化されることが、酸性環境においてミネラルの喪失の防止に寄与し、歯根象牙質の耐酸性向上に直接的に影響を及ぼすことが示された。これは、根面う蝕の予防・治療に必須である再石灰化を促すネットワークが保持できることを示しており、形成されたコラーゲン架橋ネットワークに如何に効率的にミネラルを再沈着させることができるかの検討への基盤となる成果である。
さらに、コラーゲン保護の観点から、亜鉛ガラス添加グラスアイオノマーセメントを根面象牙質に作用させたところ、亜鉛の取り込みが象牙質の耐酸性に影響を及ぼすことが明らかとなった。象牙質に内在するコラーゲン分解酵素の働きに関わる亜鉛が耐酸性に寄与していることが明らかになったことをふまえて、さらにそのメカニズムを深く探索に発展する新たな発見と言える、
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度に確定した耐酸性に優れ再石灰化能が期待される亜鉛およびカルシウム添加グラスアイオノマーセメントに準ずるセメ ントタイプあるいはバニッシュタイプの実験材料を採用し、それらの耐酸性および再石灰化能を多面的に評価する。
1) In-air micro PIXE/PIGE による歯質内の元素分布評価：量子科学技術研究開発機構・高崎量子応用研究所および若狭湾エネ ルギー研究センターのPIXE/PIGEを用いて、試料測定面の口腔装着前後でのカルシウム、フッ素、ストロンチウムの濃度変化を 経時的に測定する。
2) マイクロCTによるミネラル密度の測定とナノインデンテーション：口腔装着前後の試料のμCT3次元画像より、体積量の変化 、ミネラル密度と脱灰深さを算出する。同時に、ナノインデンテーションにて脱灰前後の表面硬さを評価する。
3) 超高圧電子顕微鏡による歯質内の元素分布および原子間結合の評価：現有設備のレーザー顕微鏡にて脱灰 ・再石灰化が顕著 な観察部位を特定したうえで、厚さ50nmの超薄切試料を作製し、超高圧電子顕微鏡にて歯質の 元素分布および元素間結合につ いて経時的に比較する。象牙質の観察では、コラーゲンネットワークへのミネラルの局在を透過型電子顕微鏡画像を得て分析す る。
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