2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of artificial enamel with controllable mechanical properties
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17K17185
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| Research Institution | Kyushu Dental College |
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Principal Investigator |
池田 弘 九州歯科大学, 歯学部, 助教 (80621599)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | コンポジット / エナメル質 / 歯冠修復物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
歯冠修復物において、表面硬度や弾性係数などの機械的性質は生体適合性の観点から重要である。しかし、既存の実用的な歯科材料では、天然ヒトエナメル質と同等 の表面硬度と弾性係数をもつものはない。そこで本研究では、エナメル質と同等の機械的性質(表面硬度と弾性係数)をもつ人工エナメル質を開発することを目的とする。さらに、人工エナメル質の強度、接着耐久性、審美性なとどの実用性を付与することで、高機能かつ実用的な歯科材料へと発展させる。 著者らは、目標を達成するため、複合材料のナノ構造に着目した。一般的なコンポジットは、無機フィラーがマトリックスレジンに分散したいわゆるフィラー分散構造をもつ。フィラー分散構造の複合材料は、実用歯科材料として多く使用されているものの、その表面硬度と弾性係数はエナメル質の1/4程度しかない。そこで、本研究では、セラミックスとレジンからなるナノ共連続構造を形成することでエナメル質と同等の表面硬度と弾性係数をもつ新素材の開発に取り組んだ。1年目は、シリカとポリメチルメタクリレート（PMMA）からナノ共連続構造を形成することに成功した。その結果、表面硬度がエナメル質と同等の新素材が得られた。しかし、新素材の曲げ強さは実用的な値より小さいことがわかった。そこで本年度は、曲げ強さの向上を目的とし、シリカとPMMAをシランカップリング剤で化学的に結合させることに取り組んだ。シランカップリング剤に、γ-MPTSを用い、種々の条件下にてSiO2-PMMAナノ共連続構造体を合成したところ、シラン処理によって曲げ強さが1.5倍程度に向上することが明らかとなった。これにより、実用的な強度が得られた。
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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
シリカとPMMAをγ-MPTSにてシランカップリングすることにより、SiO2-PMMAナノ共連続構造体の曲げ強さを大きく向上させることに成功した。その結果、小臼歯クラウンに使用可能な値（曲げ強さ約150MPa）を達成できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
SiO2-PMMAナノ共連続構造体のさらなる強度と弾性係数の向上を目指し、以下の項目について検討する。
（１）PMMAレジンに替えて、TEGDMA、UDMA、Bis-GMAなどの多官能性モノマーを使用する。
（２）シリカ骨格に替えて、ジルコニア、アルミナなどの高強度セラミックスを骨格に用いる。
また、新素材の微細構造と諸性質の関係を明らかにするため、各種分光分析法や直接観察法を用いて、構造解析を行う。
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| Causes of Carryover |
消耗品や旅費などで計画とわずかに差が生じた。これらは次年度に効率よく使用する予定である。
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