The biomaterials surface-mediated regulation of periodontal tissue homeostasis

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K11796
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 野崎 浩佑 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (00507767)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 永井 亜希子 愛知学院大学, 歯学部, 准教授 (40360599) ; 堀内 尚紘 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (90598195) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: III型コラーゲン / ハイドロキシアパタイト / 酸化チタン / 結晶方位

Outline of Annual Research Achievements

歯と歯槽骨を結合する歯根膜組織は，多種多様な細胞群を含む線維性結合組織であり，骨とセメント質の2つの硬組織に囲まれているにもかかわらず石灰化せず，その厚さが一定である生体内でも稀有な組織で，歯周組織の恒常性の維持を担う．歯科診療において近年，幅広く用いられているインプラント治療は，この歯根膜組織が存在しないため，インプラント体周囲の歯周組織のリモデリングが行われず，加齢等による生体反応への適応性が低い．また，天然歯において歯周組織は細菌感染に対するバリア機能を発揮するが，インプラントによる治療が細菌感染に対して抵抗性が低い原因も，歯周組織の欠損に由来する．本研究では，I型コラーゲンおよびIII型コラーゲンが歯根膜由来細胞の分化に及ぼす影響を検討し，歯根膜に過剰に発現しているIII型コラーゲンが，歯根膜由来細胞の増殖活性と骨芽細胞への分化抑制を担っていることが明らかとなった．また，セメント質の無機主成分であるハイドロキシアパタイト上で培養した歯根膜由来細胞は，骨芽細胞への分化が促進した．このことは，歯根膜中のIII型コラーゲンが歯根膜の恒常性を決定する重要な足場であることが示唆される．
また，チタンインプラントのコーティング材として利用されている酸化チタンの結晶方位の制御を試み，｛001｝面と｛101｝面の割合が異なるチタニアナノシート結晶の合成に成功した．｛001｝面が優位に露出することにより細菌細胞への抗菌活性が異なることや，光触媒作用の高機能化が明らかとなった．このことは，足場材料の違いにより細胞挙動が制御されることを示唆しており，既存の材料の高機能化が期待される．