2017 Fiscal Year Research-status Report
光化学およびナノフロー解析から見た知覚過敏抑制材の開発と効果
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17K11699
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
兼平 正史 東北大学, 歯学研究科, 助教 (30177539)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石幡 浩志 東北大学, 歯学研究科, 助教 (40261523)
高橋 英和 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (90175430)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 象牙質知覚過敏 / 象牙質透過性 / ナノフロー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
知覚過敏処置後の症状の後戻りについては多くの歯科医が経験しているが、その原因ならびプロセスはいまだ解明されていない。その理由は、知覚過敏が本人の訴え以外に症状として捉える事ができない事、プラセボ効果によるマスキングが発生する事があげられ、これらがin vivoの解析およびin vitroシミュレーションを困難にしている。我々は光化学を応用した象牙質透過性の定量的計測法を開発し、知覚過敏抑制材処置後の効果と後戻りについて報告してきた。さらに、微細な象牙細管の露出が知覚過敏症状に強く影響する事を考慮し、より狭い範囲での解析を目的としてマイクロフローセンサーを計測装置に導入した。本研究ではさらに精度を高めた新規のナノフローレベルでの解析装置を作製し、象牙質知覚過敏の特徴である急激な象牙細管内液の移動を瞬間的に発生させ、その動態と並行して微細形態学的解析を行う事で知覚過敏抑制材の効果とそれが時間と共に変化するプロセスを解明し、実効性がある知覚過敏抑制法を確立する事を目的としている。
平成29年度では、液体の移動により発生するごく微少の温度変化をナノレベルで感知するフローセンサーを作製し、本装置の象牙細管の微量な透過性を検知する能力について検討した。また、並行して使用材料について検討し、従来の材料ではハイドロキシアパタイトを象牙細管内に結晶化させるには、4～6時間程度かかる事を見い出した。この事は初期の抑制効果は生成されたハイドロキシアパタイト由来でないことを意味し、材料塗布時の粒度分布のバラツキが部位により透過性が異なる原因となると考えた。そのため、早期に結晶を生成させるための結晶核生成を加速させる方法を考案し、イオン液体を用いた特殊な試料作製法をSEM観察に導入して解析を進めている。また、これとは並行して当初の予定どおり共焦点レーザー顕微鏡、X線回折を用いた分析を行っている。
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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年度年度では、ごく微量の液体の移動により発生する温度変化をナノレベルの流速として感知するフローセンサーの試作品を作製した。以前に使用していた光化学反応を応用した象牙質ディスク透過性測定装置は、化学発光の強度を時系列的に計測することで試料の透過性を計測するものであった。この装置は簡便で非常に鋭敏に液の移動を感知できるものの、実際の液移動量を正確に計測するのは困難であった。そこでこの欠点を補い、性能を向上させたナノレベルでの液量移動を感知するための新たなフローセンサーを組み込んだ装置を開発した。本装置は性能が格段に優れている反面、実験環境のコンプライアンスに非常に敏感であるため、現在安定性と再現性に関するための改良と基礎的なデータを採取し、精密な象牙質ディスク透過性測定のための適切な実験条件を構築している。
リン酸カルシウム系の知覚過敏抑制材は、生体親和性が他の薬剤より優れている。しかしながら、既存の材料ではハイドロキシアパタイトの象牙細管内結晶生成に４～６時間程度かかる事を確認した。この事は塗布直後の知覚過敏抑制効果は、生成されたハイドロキシアパタイトの効果ではなく、含有成分の象牙細管封鎖効果であると考えられ、材料を塗布する際に粒度分布に差が生じそれが部位により透過性が異なる要因になると考えられる。この事は知覚過敏抑制材の永続的な効果発現に深く関わっていると考えられる事から、ハイドロキシアパタイトへの結晶化化学反応を促進させる事が重要であり、その解決方法として、硬化特性を考慮した結晶成長のコアとなる部分を早期に生成させるための複数の方法を検討し、その動態についてはイオン液体を用いたSEM観察のための試料作製法を考案して解析を進めている。また、これとは並行して当初の予定どおり象牙質表面および細管内部の状態について分析を進めており、ほぼ計画どおりと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究でのナノフローセンサーを用いたシミュレーションモデルの条件や妥当性を既存のリン酸カルシウム系知覚過敏抑制材を用いて検証し、結晶生成速度や結晶の質を高めるための配合比、付加成分や環境要因等について試料数を増やしながら遂行し、透過性抑制効果の発現や破壊の過程を詳細に分析するとともにより効果の高い知覚過敏抑制材開発のための条件解析を詳細に行う。また、口腔内の温度変化をシミュレートするためのモデルとして、試片部分にペルチェ素子等急激な温度変化を与えられる装置を組み込み、瞬間的な温度変化による急激な内液移動を観測できるようさらなる改良を試みる。
また、ハイドロキシアパタイトへの結晶化反応促進のためには、硬化特性を考慮した結晶成長のコアを早期に生成、成長させるための複数の方法について検証しながら解析を行う。試料を長期に保管する場合、象牙細管内または表面に結晶を生成させる実験系では、使用する保管溶液の影響を受けることが判っている。さらに口腔内のヒト唾液成分には個体差がある事から、特にCa/P比に着目して溶液を調整する。それらを新たに調整した透過性抑制材と組み合わせて象牙質透過試験の計測に供し、表面分析と形態学的観察の結果と併せて解析するとともに、象牙質透過性抑制材開発の基本的な要件を獲得する事を目標とする。
象牙質透過性を低下させる能力の高い材料を開発できた場合には、象牙質透過性を亢進させる口腔内環境の変化を再現させるために、炭酸飲料などの酸による影響を考慮した実験系を組み立て、その影響を解析する事で新たに作製する透過抑制材料の性能を評価する。
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| Causes of Carryover |
当該助成金が生じた主な理由は、消耗品の使用が少なかった事と外国旅費を使用しなかった事による。さらに、学外分担者に未使用額があり、繰越額が発生した事も影響している。消耗品に関しては、既存の消耗品の利用等で一部補えた事と想定していた価格より物品を安価に購入できた事であり、外国旅費に関しては、当該年度は研究スタートの初年度あり、得られたデータの信頼性を確認するための時間が予想以上にかかったため、予定していた海外での発表ができなかった事による。次年度に関しては、消耗品等は引き続き効率的に使用する事と、得られたデータの海外発表を予定しており、適切に使用して行く予定である。
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Research Products
(1 results)
