過酸化水素光分解殺菌法を応用した低侵襲齲蝕治療の確立

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K19014
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 白土 翠 東北大学, 歯学研究科, 助教 (60708501)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 過酸化水素光分解殺菌法 / バイオフィルム / 低侵襲齲蝕治療 / ヒドロキシルラジカル

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、過酸化水素光分解殺菌法の多菌種バイオフィルムに対する殺菌効果と歯質脱灰抑制効果を実証し、新しい齲蝕治療法の基盤技術を確立することを目的として行っている。
2019年度は、先行研究で確立した単一菌バイオフィルムモデルを参考に、歯質の構成成分であるハイドロキシアパタイト上に齲蝕関連細菌数種（Streptococcus mutans, Streptococcus salivalius, Streptococcus sanguinis, Lactobacillus casei)から成るバイオフィルム形成を目指し研究を行い、多菌種バイオフィルムモデルを確立した。口腔内では、デンタルプラークと呼ばれる様々な細菌によって構成されるバイオフィルムが齲蝕発生・進行への大きな役割を担っている。従って、ハイドロキシアパタイト上の実験的多菌種バイオフィルムモデルを確立することで、これまでの単一菌バイオフィルムを用いた研究よりも、より口腔内における細菌の状態に近い条件での殺菌実験が可能となる。更に、多菌種バイオフィルムモデルを用いた殺菌試験にも着手することができた。3％過酸化水素にLEDを照射することで生成されるヒドロキシルラジカルの持つ酸化力を殺菌に応用した「過酸化水素光分解殺菌法」の多菌種バイオフィルムに対する殺菌効果の検証を行った。これまでに、単一菌バイオフィルムに対しては高い殺菌効果を有することを確認してきたが、本年度の研究の結果から、多菌種バイオフィルムに対しても同様に高い殺菌効果を有することから、デンタルプラークに対しても効果的な殺菌法となり得ることが示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画通り多菌種バイオフィルムモデルを確立することができた。また、そのモデルを用いた殺菌試験も進行しており来年度に計画している研究への準備も順調に整っているため。

Strategy for Future Research Activity

これまで順調に研究は進行しており、次年度もおおむね計画している通りの研究を行える見込みであるため、以下に示す計画に沿って研究を行う。
2020年度計画：ラットから採取した上顎第一大臼歯を用いた ex vivo 試験を行う。in vitro 試験で確立したバイオフィルムモデルを応用し、ラット歯試料上にバイオフィルムを形成させる。バイオフィルム形成後、本殺菌法で殺菌処理を行い、無処理群も含めて2日間再培養を行う。再培養後、両群の酸産生能の評価（バイオフィルム内部のpH測定）、生菌数の定量分析、マイクロCT分析（バイオフィルム形成前との画像比較により、歯質脱灰状態を評価）、歯質成分の分析（走査型電子顕微鏡とエネルギー分散型X線分光器を用いた脱灰部分の歯質構成元素を分析）を行う。本殺菌法における歯質脱灰抑制効果を検証するとともに、LEDの出力や処理時間を変えて実験を行うことで、in vivo 試験での適切な治療条件を決定する。
上記に加え、次年度に一部持ち越すin vitro 細菌試験も並行して行っていく。

Causes of Carryover

多菌種バイオフィルムモデルの確立において、計画よりも詳細な条件設定の模索が必要であり、計画していた細菌試験の一部を次年度へ持ち越すこととしたため。
次年度は、当初の計画に沿った研究に加えて一部の細菌試験を持ち越した予算で遂行する。