2017 Fiscal Year Research-status Report
骨および軟組織付着を目指した凹凸微細表面を有するレーザ加工ジルコニアインプラント
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17K17225
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| Research Institution | Tsurumi University |
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Principal Investigator |
廣田 正嗣 鶴見大学, 歯学部, 学部助手 (50734860)
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2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ジルコニアインプラント / ナノ秒パルスレーザ / 表面改質 / ゼータ電位 / オッセオインテグレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，長期持続可能なジルコニアインプラントの開発のため，微細な加工が可能なナノ秒パルスレーザによりジルコニア表面に凹凸構造を付与し，骨適合性と軟組織接着性について検証を行っている．現在までに以下のように実績を得たので報告する．
イットリア3mol%添加正方晶部分安定化ジルコニア多結晶体(Y-TZP)および30vol%アルミナ含有セリア10mol%添加正方晶部分安定化ジルコニア多結晶体(Ce-TZP)の研磨した平板試料(3×2mm、厚さ1mm)を用意した．パルス幅3 nsのNd:YAGレーザのスポットを30μm× 60μmのトップハット形状に整形し，波長1064nm，出力150μmJ/pulse，周波数50Hz，送り速度7μm /s，大気雰囲気で基材に対し垂直にレーザ照射を行うことによって，深さ30μm，幅30μmの規則的な凹凸形状が作製できた．EDX分析ではレーザ照射後は酸素原子数濃度が減少していたが，Ce-TZPの方がY-TZPに比べてより大きな減少を示していることがわかった．レーザ照射後のCe-TZPの表面ゼータ電位は80%低下していた．
Wistarラット大腿骨にインプイラントを埋入した．コントロールは，SLA処理とした．術後2，3週目に蛍光ラベリングを行い，4週で試料を摘出して非脱灰薄切研磨標本を製作した．周囲骨を観察後，骨-インプラント間接触率(BIC)および新生骨量(BM)を算出した．結果，laser/Y-TZPがSLA/Y-TZPおよびSLA/ Ce-TZPに比較して，有意に高いBICが得られた．CLSM像ではインプラント体凹凸部に垂直的な骨形成が観察された．laser/Ce-TZPでは他の試料よりもBICが有意に低く，レーザ照射により表面の特性が変化した可能性が推察された．BMはすべての試料において有意な差は認められなかった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
レーザ照射によりCe-TZP試料表面において黒変が認められた．原因を明らかにするために，エネルギー分散型X線分析(EDX)およびゼータ電位の測定を追加し検討した．
その他平成29年度に予定していた実験は実験計画通り遂行できており，さらに当初平成30年度に予定していた動物実験の一部(骨適合性評価)については繰り上げて実施できた．現在までの成果は各関連学会の学術大会にて発表を行った．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度に引き続き平成30年度においては，レーザ照射ジルコニアインプラントの軟組織適合性評価を行う．ラット上顎抜歯窩インプラントモデルを検討しているが，埋入にあたり適切な形状・大きさのジルコニアインプラント基材をCAD/CAMで製作し検討を行っている．また，基材へのレーザ照射を行うために，インプラントの回転ジグの導入を検討する予定である．
レーザ照射によりジルコニアの結晶相が，正方晶から単斜相や立方晶へ変化している可能性が示唆される．これらの相転移はジルコニアの場合，体積変化を伴うため圧縮応力の残留やクラックの原因になることが危惧される．このことより平成30年度の実験計画として，レーザ照射前後の結晶相をX線回折法(XRD)により測定し，レーザが基材に与える影響について検証することを追加する．また，正方晶への回復を目的として，電気炉内での熱処理(800℃，15分)を検討し，同様にXRDにより分析する．
これらの成果は，関連学会における学会発表を予定している．また，平成29年度の研究結果とまとめて海外ジャーナルへの論文投稿を予定している．
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Research Products
(5 results)
