Development of material delivery method by laser-induced nanojet and creation of high-performance artificial tooth surface

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02635
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Narazaki Aiko 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究グループ長 (40357687)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 真紀 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (00568925) ; 大矢根 綾子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (50356672) ; 宮治 裕史 北海道大学, 大学病院, 講師 (50372256)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: レーザー転写 / デリバリー / バイオインク / レーザー誘起ジェット / リン酸カルシウム / ナノ複合粒子 / アパタイト / 生理活性物質

Outline of Final Research Achievements

Periodontal disease is a lifestyle-related disease with an extremely high prevalence, and if the treatment method becomes more sophisticated, it will contribute to improving the QOL. In the regenerative treatment of periodontal disease, it is important to reconstruct the attachment (periodontal attachment) to the periodontal tissue on the tooth surface destroyed by bacterial growth at an early stage. In this work, we have developed a bio-ink in which nano-composite particles of physiologically active substances and calcium phosphate are dispersed in high concentration, and a novel laser-induced jet is used to form a highly functional artificial tooth surface using the bio-ink. Aiming to build a three-dimensional delivery technology for nano-composite particles, we succeeded in depositing bio-ink on a substrate with a disk shape of about 50 micrometers with high positional accuracy.

Free Research Field

レーザープロセス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果の学術的意義としては、生理活性物質を担持させたリン酸カルシムナノ微粒子を高濃度に含有するバイオインクについて、レーザー誘起ジェットによるデリバリーの可視化によるプロセス最適化手法を駆使、微量なバイオインクの高精度堆積が可能なことを基礎実証した。本手法が高度化できれば、我が国の生活習慣病である歯周治療につながり、社会的意義も大きい。