2020 Fiscal Year Annual Research Report
歯周病治療革新のための歯界面反応の光制御と歯面高機能化
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20H04541
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
大矢根 綾子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (50356672)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮治 裕史 北海道大学, 大学病院, 講師 (50372256)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | レーザー / アパタイト / リン酸カルシウム / 過飽和溶液 / 成膜 / 歯 / コーティング / 抗菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、歯周外科治療後の歯面改質への応用を志向し、抗菌性と生体親和性を併せ示す抗菌アパタイトを、歯質（象牙質）の表面に迅速成膜する技術を確立することを目的とする。当該年度は、抗菌成分としてフッ素を用い、ヒト象牙質基材の表面にフッ素含有アパタイトを成膜するための過飽和液中レーザー照射法の研究開発を進めた。ヒト象牙質基材は、インフォームドコンセントの後、本来廃棄される歯牙の提供を受けて作製した。同基材を、フッ化ナトリウムを適量添加したリン酸カルシウム過飽和溶液中に設置し、その表面に種々の条件でレーザー光を照射した（過飽和液中レーザー照射法）。レーザー光源としては、これまでの研究で使用してきたNd:YAGナノ秒パルスレーザーに加え、医療機器として認可を受け臨床使用されている歯科用半導体レーザー実機を用いた。
Nd:YAGナノ秒パルスレーザー（355 nm）を用いた検討では、レーザー照射時間を変化させて、照射面の構造変化を調べた。その結果、照射5分後にはフッ素含有アパタイトナノ結晶が象牙質基材の表面に析出しはじめ、それらがc軸方向に伸長することで、照射30分後にはフッ素含有アパタイトの柱状結晶からなるミクロン厚膜へと成長することが分かった。また、抗菌性試験の結果、フッ素含有アパタイト成膜（照射時間：30分）によって、う蝕原因菌（Streptococcus mutans）に対する抗菌作用を象牙質基材に付与できることを確認した。
半導体レーザー（808 nm）については、象牙質基材との反応性を高めるため、光吸収剤（歯垢染色剤、シアニン色素系診断薬等）による基材の前処理について検討を行った。その結果、象牙質基材の表面にシアニン色素系診断薬を塗布することで、成膜に必要な光吸収性を付与できることを確認した。
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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
交付申請時の実施計画書に従い研究を進め、上記の通り、概ね期待通りの成果が得られている。Nd:YAGナノ秒パルスレーザー（355 nm）を用いた検討では、照射5分以内に、ヒト象牙質基材の表面にフッ素含有アパタイトナノ結晶が析出することを確認し、論文発表を行ったほか、2021年度に複数の学会等で成果発表を予定している。半導体レーザーを用いた検討では、象牙質基材に有効な前処理条件を見出し、認可済み歯科用半導体レーザー実機を本成膜技術に適用できることを確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度の検討結果に基づき選定されるシアニン色素系診断薬（認可済み医薬品）を用い、認可済み歯科用半導体レーザー実機を用いた成膜技術開発を進めていく。照射条件（エネルギー密度・照射面積等）の検討・最適化を進めるとともに、前処理なしの基材等を用いた比較実験を進め、反応機構についても追及していく。さらに、成膜の効果を実証するためのin vitro・in vivo試験についても進めていく（in vivo試験についてはまず、実施前に必要となる倫理委員会への計画承認申請の手続きを行う）。ヒト象牙質基材の使用にあたっては、産業技術総合研究所および北海道大学の倫理委員会による審査を経て承認された計画に従い、関連法規や指針、両機関のガイドライン等を遵守して研究を実施する。
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