Root-caries repair agent developed using reverse phase transformation from apatite to octacalcium phosphate

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05349
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30010:Crystal engineering-related
• Research Institution: Tsurumi University
• Principal Investigator: Onuma Kazuo 鶴見大学, 歯学部, 非常勤講師 (70356731)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 斉藤 まり 鶴見大学, 歯学部, 助教 (60739332)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 逆方向相転移 / アパタイト / リン酸八カルシウム / フッ素 / コヒーレント構造 / 成長速度

Outline of Final Research Achievements

A reversed phase transformation from a metastable phase to a stable phase has been successfully achieved between octacalcium phosphate (OCP) and apatite crystals (HAP), which has been believed to be physically impossible.
This reverse phase transformation is attributed to the coherent structures between OCP (100) and HAP (100) faces, coupled with the kinetic effect of the extremely different growth rates of the two crystals.
The reverse phase transformation occurs under the particular fluoride concentration in a calcium phosphate solution, and a complete change of the HAP(100) face into the OCP(100) face has been confirmed. By utilizing this phenomenon, strong adhesion between the filling material and the affected tooth can be achieved by filling the caries affected area using HAP with OCP surface, and then by the forward phase transformation to HAP again in a wet environment.

Free Research Field

結晶工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の最も大きな学術的意義は、熱力学的に不可能と考えられていた安定相から準安定相への逆方向相転移が、特定の条件下で現実に起こることを実証したことである。安定相アパタイト(HAP)と準安定相リン酸八カルシウム(OCP)間で起こる逆方向相転移は、両結晶の(100)面が構造を共有したコヒーレントな性質を持つこと、及び両結晶の成長速度の差が大きいことの相乗効果で発現する。静的要因と動的要因が相互作用し、特定のフッ素イオン濃度溶液中で観察されるこの現象は、世界初の知見である。
本研究の社会的意義は、HAPを用いた根面う蝕の治療に初めて現実的な手法を提示したことであり、歯科治療の発展に大きく寄与する。