2021 Fiscal Year Research-status Report
Regeneration of early enamel errosion by crystal transition using low-temperature annealing
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20K09998
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| Research Institution | Showa University |
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Principal Investigator |
宮崎 隆 昭和大学, 歯学部, 特任教授 (40175617)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柴田 陽 昭和大学, 歯学部, 教授 (30327936)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | エナメル質 / 低温アニーリング / 再生 / 単斜晶アパタイト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではエナメル質の結晶構造を胎生期の状態に“初期化”させ，再生能力を高めることにより歯を切削することなく非侵襲的にエナメル質齲蝕を再生することを目指している．成熟エナメル質のアパタイト結晶は誘電率の低い六方晶であり，再生能力に乏しい．一方，胎生期のエナメル質は非晶質ながら誘電率の高い単斜晶の対称性を示しているため，石灰化を促進しエナメル質全体の発生に関与する．我々はハロゲンランプと過酸化水素を用いて漂白したエナメル質は結晶レベルで部分的な欠陥を生じ，イオン導入が活発になることを発見した．エナメル質の六方晶構造に部分的な欠陥を作ると結晶は最も安定な状態に自然回復しようとする力が働き（アニーリング）化学両論的アパタイト構造である単斜晶に遷移するが，主に炭酸イオンの自然導入により六方晶へ再遷移する．このためアニーリングと同時にストロンチウムイオンとフッ素イオン二種類の陰イオンを導入．単斜晶状態が維持できるため，エナメル質は胎生期の石灰化能力を発揮し，エナメル質初期齲蝕の著しい再石灰化が見られた．エナメル質の結晶遷移についてはHRTEMによる画像を高速フーリエ変換によりシミュレーションを行い，単斜晶アパタイトの存在を明らかにした．さらに三次元SEM画像により，漂白処理によってエナメル質の粒界三重点が選択的に除去され，再石灰化への経路が形成されることが判明した．これらの結果は従来の罹患歯質切削に依存した歯科治療と大きくことなる新たな齲蝕修復治療の可能性を示唆している．
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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
六方晶と単斜晶アパタイトの違いはオングストロームレベルの僅かなひずみでありこれまでの透過電顕観察では区別することが難しかった．しかしながら，当初の計画通り，透過電顕の画像分解レベル以下の領域であっても高速フーリエ変換を応用した画像解析とシミュレーションによってっこれまで不可能であった六方晶と単斜晶アパタイトの区別が可能になり，また三次元SEMによってエナメル質の立体構造変化を観察できたことは大きな成果であった．
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| Strategy for Future Research Activity |
エナメル質を材料レベルで評価するため，生物学的構造に左右されないマイクロ‐ナノスケールで測定可能なナノインデンテーション法を用いる．球状圧子を用いたナノインデンテーション法では，局所（材料レベル）の応力ひずみ曲線から降伏点強度を議論することができると考えられる．その結果，再生エナメル質が石灰化度だけでなく，材料学的に天然エナメル質と同等であることが証明できる．国際交流の再開にともない，本年度後半には国際学会での情報交換や研究成果発表を行う予定である．
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| Causes of Carryover |
コロナの影響により，国際会議への参加がほぼ不可能であったため，当初計画していた研究成果発表に関する経費が2022年度へ繰り越しとなった．今年度の研究計画に関しては引き続き先端機器による分析が必要となるため，外注の経費が多く発生すると考えられる．
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