2021 Fiscal Year Research-status Report
A contribution to the aging society by developing next generation implants using additive manufacturing
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19K10235
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| Research Institution | The Nippon Dental University College at Tokyo |
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Principal Investigator |
小池 麻里 日本歯科大学東京短期大学, その他部局等, 教授(移行) (00234667)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀江 哲郎 日本歯科大学, 生命歯学部, 講師 (10508675)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 金属粉末積層造形法 / チタン合金 / インプラント / 機械的性質 / 生体親和性 / 細胞毒性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
デジタル技術活用により製品をカスタムメイドできる金属粉末積層造形法の利用で生体に応用できる表面性状と強度を備えたインプラントの製作と臨床応用を目指した研究計画である．前年度までに，オッセオインテグレーションしやすい表面性状2種類を設計し，グローバル技術革新センター所有のレーザビーム粉末積層造形装置にてTi-6Al-4V ELI 合金製のダンベル型試料とディスク型試料の作製を依頼し，ISO 6892に従った機械的特性を評価し，対照群としての積層造形Solidダンベル型試料の特性と比較したところ，強度において有意な差はなかったが，伸びについてはわずかな低下が認められた．
今年度は，ディスク型試料を用い，S. mutansとC. albicansが存在する環境で細胞付着試験とISO 10993-5 (2009)に準じたBalb/c 3T3マウス繊維芽細胞のMTT アッセイを測定した結果を指標とする細胞毒性試験を行うことで，作製したインプラント体を目指した試料に対する生体親和性を評価した．その結果，細胞付着試験においては，表面性状による影響は認められなかったが，細胞毒性試験においては，格子状の表面にすることで，細胞活性が上昇していることが確認できた．これらの結果を踏まえると，格子状の表面形状を付与することで，細胞親和性を向上させられるのではないかとの期待が高められた．
積層法によるインプラント体作製にかかるコストの大幅な削減，納品の短期化が可能であることは，さらに生体材料として最適な格子サイズと形状を検討することで，インプラント体の寿命の延長に確実に繋がると自負している．また，医療費の削減と患者が治療機関へ通院する期間と時間の短縮にも繋がっていくと考えられる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
前年度の結果を踏まえて，表面形状が異なる試料をグローバル技術革新センター所有のレーザービーム粉末積層造形装置にてTi-6Al-4V ELI 合金粉末を用いて試作することを依頼し，リモートによる会議を繰り返しながら，2021年7月に試作試料の引き渡しが行われ，機械的性質を評価することができた．同時に，電子顕微鏡にて表面観察と破断面観察を行い，格子デザインによる強度と表面粗さへの影響が確認できた．コロナ感染拡大の中ではあるが，リモートによる会議の活用などにより，少しずつではあるが研究計画に沿って進捗している．
しかしながら，コロナ感染拡大の影響と日本歯科大学共同利用研究施設の改築工事の延長により，実験の遂行がままならない環境が続いているため，生体親和性に関する実験の計画の進行は遅れている．
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| Strategy for Future Research Activity |
コロナ感染に十分配慮しながら，日本歯科大学共同利用研究センターにおける通常の実験計画を遂行できる環境が整備された後には，研究計画に沿って遂行していく予定である．前年度までの結果を踏まえ，試料表層のデザインの有用性と，作製した金属多孔構造体試料の機械的特性との関連を評価することで，インプラント体として最適な試料作製に尽力する．
同時に，インプラント体として口腔内での使用を想定し，作製した格子状試料をPorphyromonas gingivalisに対する細菌付着性について評価する．その結果を，現在までに得られたS. mutansとC. albicansが共存する環境への影響とBalb/c 3T3マウス繊維芽細胞に対する細胞毒性への影響を総合的に評価することで，インプラント体の口腔内での生体親和性を評価する予定にしている．
しかしながら，コロナ感染拡大状況下のため，感染拡大しないように配慮をしながら実施する．
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| Causes of Carryover |
新型コロナ感染拡大に伴い，試料製作を依頼していたグローバル革新センターの技術者との連絡方法の確立に時間を要しとこと，また，実験実施場所である日本歯科大学共同利用研究施設の改築工事の延長に伴い，実験を中断せざるを得なくなった．しかし，オンライン会議の確立と工事終了で，今後は，感染拡大に十分配慮しながら実験を進めることにしていることから，次年度での使用を予定している．
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