2019 Fiscal Year Research-status Report
A mechanism of osteoblastic cells adhesion and characterization of precipitated crystals induced by a novel dental implant material Ce-TZP/Al2O3
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19K19078
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| Research Institution | Tsurumi University |
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Principal Investigator |
斉藤 まり 鶴見大学, 歯学部, 助教 (60739332)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 歯科インプラント / オッセオインテグレーション / 骨ハイドロキシアパタイト / セリア系ジルコニア/アルミナ複合体 / 結晶相同定 / 骨芽細胞 / 透過電子顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
口腔機能の喪失は健康寿命を短期化させることから、口腔機能の回復及び低下防止は重要な課題である。歯科インプラント治療は有用な口腔機能回復の手段であるが、現在のインプラント材料の主流であるチタンはアレルギー等の問題を抱えている。本研究では、新たな歯科インプラント材として、セラミックスであるセリア系ジルコニア/アルミナ複合体(Ce-TZP)に着目した。オッセオインテグレーションとは埋入したインプラントと顎骨が緊密に接着した状態を示し、その獲得によってインプラント治療が成功することから、歯科インプラント材料には顎骨との生体親和性が必要条件として挙げられる。そのため、Ce-TZPが顎骨との親和性をもち、オッセオインテグレーションをもたらす新規インプラント材として優れた性能を持つことを証明する。
本研究では具体的な研究実施計画として、①生化学的解析(Ce-TZP表面の骨芽細胞分化度や細胞接着因子を、遺伝子・タンパクから測定する)②結晶学的解析(Ce-TZP周囲へ骨ハイドロキシアパタイト結晶が析出することを、析出物の結晶解析にて証明する)③接着状態の解析(析出した結晶とCe-TZPの接着状態を、透過電子顕微鏡にてナノレベルで解析する)④オッセオインテグレーション性能評価を行い、Ce-TZPのもつ生体親和性とオッセオインテグレーション能を証明することとした。本年は実験が順調に進み、①－③について、Ce-TZPがその周囲に生体内と同様に骨ハイドロキシアパタイト結晶を析出させ、その結晶とCe-TZPが結晶格子レベルで緊密に結合しナノレベルでオッセオインテグレーションするという結果を得た。
今後、生体内でのオッセオインテグレーションを想定したin vivoにおけるインプラント埋入実験や、チタンとの比較を行い、Ce-TZPの有用性について更なる検討を行う。
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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
細胞培養実験やサンプル作成、顕微鏡観察・データ解析等が非常に順調に進んだことから、当初の予定より全体の進行がスムーズであった。
生体内でのオッセオインテグレーションは細胞・石灰化物層とインプラント表面が緊密に結合している状態であり、その横断面を顕微鏡観察してオッセオインテグレーションを証明する。しかし本研究で使用するセリア系ジルコニア・アルミナ複合体は硬度が高く、相対的に細胞・石灰化物層の硬度は低く、そのように条件の大きく異なる二者の界面を分離させずに横断面を切り出すのは非常に困難である。そのため、サンプル作成に時間および費用がかかると想定していたが、分離せず順調に作成することができ、顕微鏡による石灰化物層－材料表面の界面観察にてナノレベルオッセオインテグレーションを証明できる画像を得られた。また、結晶相同定に必要な結晶量も十分に確保できた。
上記のことから計画が想定以上に進み、かつ顕微鏡観察にかかる費用も抑えることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究実績として、セリア系ジルコニア・アルミナ複合体(Ce-TZP)がその周囲に生体内に近い骨ハイドロキシアパタイト結晶を析出させ、オッセオインテグレーションをもたらす可能性が高いという結果を得ることができた。まずin vitroにおいて、Ce-TZPがオッセオインテグレーションをもたらす新規歯科インプラント材としての優れた性能を持つことが示唆された。現在は、このナノレベルでのオッセオインテグレーションを実証したことを論文にまとめ投稿中である。
今後の推進方策として、以下の実験を論文投稿と並行して予定している。
①in vivoでのインプラント埋入実験の準備を行っている。マウスの第一大臼歯を抜歯しスクリューのないシンプルな形状にしたインプラント体を埋入する。これは臨床での術式を想定している。in vitroで観察されたオッセオインテグレーションが生体内でも起こることを、顎骨－インプラント横断面の顕微鏡観察にて証明する。
②現行のインプラント材の主流であるチタンとの比較実験も並行したいと考えている。ジルコニウムとチタンでは、材料表面のイオンの配置の差に由来するタンパク質吸着メカニズムの違いから、細胞接着メカニズムも異なると考えられる。細胞・石灰化物層とインプラントとの接着強さの材料間の比較や、石灰化物層とチタン界面観察を行ってCe-TZPとの差異を比較検討し、Ce-TZPの有用性を証明したい。
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| Causes of Carryover |
(理由)現在の進捗状況で述べたように、本年度は細胞培養実験やサンプル作成・顕微鏡観察・データ解析等が非常に順調に進んだことから、サンプル作成・顕微鏡観察にかかる費用を抑えることができたためである。
(使用計画)次年度は、生体内でのオッセオインテグレーションを想定したインプラント埋入実験を早々に行いたい。また、現行のインプラント材料の主流であるチタンとの比較実験も並行したいと考えている。
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