2019 Fiscal Year Research-status Report

Mechanism elucidation of long-term antibacterial property arrised in titanium based biomaterial

Research Project

Project/Area Number	19K05059
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	森本幸裕大阪大学, 産業科学研究所, 招へい教授 (80607218)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	関野徹大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (20226658) 後藤知代大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (60643682) 小正聡大阪歯科大学, 歯学部, 講師 (70632066)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	抗菌 / チタン / チタン合金 / ＵＶ / 黄色ブドウ球菌
Outline of Annual Research Achievements	チタン（合金）表面にＵＶ-Ｃ光を照射するとその後７日間もの長時間に渡って抗菌性が持続する事実が先行論文にて発表されている。この事象はＵＶ照射により発現する光触媒作用や抗菌理論では全く説明がつかず材料科学的なメカニズムは不明であるため、この光照射後の暗所長期抗菌性の機構を解明することを目的に研究をスタートした。当該論文で抗菌対象として取り扱われた黄色ブドウ球菌（ＳＡ菌）や、JISに定められた抗菌材料評価で対象とする大腸菌を供試可能にするところからはじめ、増殖に関する菌の活性度をコントロール、正当な２４時間の抗菌性試験ができる状態にした。表面処理法として、チタン（合金）試料にＵＶ-Ｃ光を照射する２種類の装置（１つは１８５nmと２５４nmの光を照射し（照射器Ａ）、もう１つは１７２nmの光を照射する（照射器Ｓ））を設置した。本研究をスタートし間も無く、ＵＶ処理後のチタン（合金）表面に誘起された超親水性により大部分の菌が残留することを確認したので、先行論文で採用している評価法を拡充し、チタン表面から外した菌だけでなく表面残留の菌も染色法により生死を評価することにした。上記の照射器ＡとＳは異なる波長のＵＶ光で照射処理をすることが目的であり、手始めにこれら２種類の波長で抗菌効率を比較したところ、両者のデータはバラツキの範囲にあり明確な差は認められなかった。抗菌性を左右すると思われる表面処理条件の各種パラメータを適宜調整しながら検討しているところ、まだ最適な条件を確定しきれていない。今後は、候補となるところを取り入れて検討を継続する。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 研究計画では、実験環境（実施場所の整理、設備の設置）を整えた後は、先行文献にある長期抗菌性を確認し、この長期抗菌性の効率を最大化する条件を見つけ出して最適化し、いつでも再現できる状態にすることが第一phaseであった。しかし、正当な評価をするための条件設定に多くの時間を要したので計画に対する遅れが生じた。使用した機器や試料に問題は無く、well-knownな抗菌材料を評価したところ過去の知見と一致するデータが得られたので、幾つかの中間的且つ間接的な小結論が得られた形に留まっているが、全体計画に対しては問題のない範囲である。
Strategy for Future Research Activity	先行論文にあるハッキリとした”光照射後の暗所長期抗菌性”を発現する効果は未だ確認できていないが、現状では、照射処理直後の暗所で-１Log弱程度の抗菌率が確認できている。一般に抗菌材料と呼ばれるものは-２Log程度の抗菌率を示すところ、これに届いてはいないのだが、過半数の菌は不活化している。現段階では照射処理直後の性能評価の結果であり、-１Log弱程度の抗菌率ではあるが、照射処理後の暗所長期抗菌性を評価しておく予定である。また、他の報告例にも”照射後にある長期抗菌性”を示したものがあり、現段階で全てを網羅できているわけでは無く、試していない条件がある。それらを条件に加えて検討を継続する。
Causes of Carryover	ＵＶ光処理用の機器を購入する代金が不要になり、大幅な経費削減ができた。（計画通りに機器は設置し、稼働状態にある）計画には無かったが、試料に照射するＵＶ光のスペクトルを測定するハンディタイプのspectrometerを購入し、実験条件をより明確に記録できる状態にした。これらトータルの結果として算出された次年度使用額は適切に予算化した。当初の予想よりも試料数が多くなることや表面の機械加工に費用がかさむことが表面化したので、その部分に充当する。