2020 Fiscal Year Annual Research Report
粒子形状を制御した複合酸化物による新規歯内療法用セメントの開発と生体機能性付与
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20H03869
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
宇尾 基弘 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (20242042)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
稲田 幹 九州大学, 中央分析センター(筑紫地区), 准教授 (40624979)
小西 智也 阿南工業高等専門学校, 創造技術工学科, 教授 (90455163)
川島 伸之 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 講師 (60272605)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 歯科材料 / 歯内療法 / 歯科用セメント / イオン徐放 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
特徴的な生体機能性を持つMTAセメントに代表されるケイ酸塩セメントには更なる機械的特性と機能性向上が望まれている。本研究では新たなセメント組成の開発と粒子形状制御から、更に圧縮強度や流動性の向上に加えて、硬組織誘導能や周囲歯質の強化などの新たな生体機能を付与した新規セメント組成の開発を目的としている。
2020年度はセメントの微粉化および粒径制御に注目し、アルミン酸ストロンチウム微粒子の合成を試みた。一般的に粒子の球状化は練和泥の流動性を向上させ、混水比を低減させて圧縮強度向上にも寄与すると考えられる。本実験では噴霧乾燥法を用いて、ストロンチウム塩水溶液とアルミニウム塩水溶液を適切な比率で混合し、100～200℃で噴霧・乾燥して得られた粉末を回収し、解析した。その結果、噴霧乾燥後の状態は水酸化物を主とする状態であり、これを数百℃で焼成することで複合酸化物が得られた。得られる粒径は数ミクロン前後で揃っており、粒子も等方的な形状となり、従来の高温焼成法で得られる粉末に比べて微粉で形状の揃った粒子が得られることが判明した。一般にセメントは乾式法で高温焼成後の機械的破砕で粉末を得ているため、その表面は粗造で超微粒化や球状化は困難である。このセメント粉末自体を球状、もしくは滑沢表面を持つ微粒子化することは練和泥の流動性や硬化体の強度を向上させるのに極めて有効と考えられる。
併せてアルミン酸ストロンチウムの細胞毒性や硬組織誘導能評価に向けた、予備実験も行い、今後の生物学的特性評価のための試験条件の検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
粒子形状制御のポイントになる噴霧乾燥法が予定通りの成果を挙げており、今後、得られた新規粒子の物性評価を行って、合成プロセスに成果をフィードバックして、より物性に優れた新規粒子の合成条件確立を目指す。
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| Strategy for Future Research Activity |
噴霧乾燥法によるセメント微粒子の試作と諸特性評価に関しては、現在は水溶性無機塩類を原料とした水系溶媒での合成を行っているが、これを微粒子分散溶液を原料とする系にまで拡張できるよう引き続き検討を行う。昨年度は水溶性のストロンチウム塩を用いたアルミン酸ストロンチウムの合成に成功しているが、他の複合酸化物の合成を試みるとともに、コロイダルシリカなど微粒子固体原料を用いて、水溶性塩が利用困難なケイ酸塩化合物なども合成を試みる。また噴霧条件を変化させて、得られる粒子径や形状の変化を調査するとともに、硬化時の機械的特性との関連から最適合成条件を模索する。
またフッ素イオンなどのアニオンを豊富に内接する複合酸化物であるC12A7で、フッ素複合C12A7 (以下、C12A7:F-)をC12A7とCaF2を用いて、不活性ガス中で加熱することで調整し、F-のC12A7への複合状態についてXRD、XPSおよびX線吸収微細構造(XAFS)解析により調査し、添加フッ素分がCaF2として残留せず、C12A7:F-への転換率の高い合成条件を模索する。
さらに、Srなどのセメントからの徐放イオンには、周囲の生体組織への正負様々な影響が考えられる。そこで上記の新規合成セメント硬化物の水溶液中での徐放イオン濃度の経時的変化を評価する。また周囲組織への影響を考慮する上で同セメントの安全性評価として、一般的な繊維芽細胞の他、臨床上の適用部位を考慮して歯髄細胞等を用いた、細胞毒性試験を行う。
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Research Products
(3 results)
