2022 Fiscal Year Final Research Report
Tooth surface functionalization via optical control of interfacial reactions for advanced periodontal treatments
| Project/Area Number |
20H04541
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90120:Biomaterials-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
OYANE Ayako 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 Final Research Achievements |
A technique for fluoridated apatite (FAp) coating on teeth would be useful in dental applications. In this study, we achieved rapid (in 30 min) FAp coating on a human dentin substrate by a laser-assisted biomimetic (LAB) process; pulsed Nd:YAG laser irradiation in a supersaturated calcium phosphate solution supplemented with NaF. The LAB-processed, FAp-coated dentin substrate exhibited antibacterial activity against Streptococcus mutans. We refined the LAB process with a combination of a dental diode laser and a clinically approved light-absorbing agent, indocyanine green, and achieved even faster (in 3 min) FAp coating on the human dentin substrate. Cross-sectional analysis by transmission electron microscopy revealed gapless interface states between the FAp coating layer and the dentin substrate. The LAB process enables rapid FAp coating on a target region of the dentin surface, and hence, has potential as a tool for tooth surface functionalization.
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| Free Research Field |
無機生体材料
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
歯面のモデル材料としてヒト象牙質基材を用い、同基材の表面にフッ素含有アパタイトを迅速成膜する技術（過飽和液中レーザー照射法）を開発した。本成膜技術の特長として、医療現場での応用に適した簡便性・迅速性（照射時間：3～30分）に加えて、標的部位のみに選択的に成膜できる部位選択性が挙げられる。本研究では、成膜後のヒト象牙質基材がう蝕原因菌に対し抗菌性（フッ素による効果）を示すことを確認し、本成膜技術による歯面の高機能化を基礎実証した。さらなる技術改良・検証が必要ではあるものの、歯面を改質・高機能化する技術として、歯周病等の口腔感染症の予防や治療への応用が期待される。
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