Development of antibacterial sonodynamic therapy for periodontal disease

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K23089
• Research Institution: Health Sciences University of Hokkaido
• Principal Investigator: 蔀 佳奈子 北海道医療大学, 歯学部, 助教 (70881449)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2023-03-31
• Keywords: SDT / 金属ナノクラスター / 口腔内細菌

Outline of Annual Research Achievements

歯周病は人が歯を失う原因となる罹患率の高い疾患である。歯周病に罹患し形成された歯周ポケット内には様々な細菌が存在しバイオフィルムを形成しており、このバイオフィルム除去が歯周病治療に不可欠である。
音響力学療法(Sonodynamic Therapy: SDT）は音増感剤に超音波を照射することで生成する一重項酸素（強力な酸化力をもつ活性酸素）を利用したがん治療法として注目されている。一重項酸素は殺菌作用があることでも知られ、歯科用超音波装置との併用によるバイオフィルム除去作用が期待できる。しかし、SDTの歯周病治療への効果については報告されていない。本研究では金属ナノクラスターを音増感剤として使用し、歯科用超音波装置との併用による口腔内細菌への抗菌効果を明らかにする。
金ナノクラスターは光刺激によって高効率に一重項酸素を発生することはすでに知られており、超音波刺激でも同様に一重項酸素を発生することが近年注目されている。そこで歯科用超音波装置による超音波照射時の一重項酸素生成を一重項酸素検出プローブを用いた紫外可視スペクトルで同定、定量化する。超音波刺激で生成した一重項酸素および音増感剤として使用する金ナノクラスターの殺菌効果と生体への安全性を口腔内細菌及び線維芽細胞を用いてin vitroで検証する。殺菌効果の評価には歯周病原細菌であるA naeslundii, P intermedia，P gingivalisを用いる。生体安全性の評価にはNIH3T3細胞を用いることとする。さらに殺菌効果の機序を知るため、SDT後の細菌中の金ナノクラスターの局在をTEM観察
で調べる。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

Covid19に関連して研究機器の入手の遅れ、他業務の増加による研究課題にかけられる時間の不足があった。また、バイオフィルムへの効果を検証する計画であったが想定していたようなバイオフィルムの生成が得られず実験手法の変更が必要となった。

Strategy for Future Research Activity

バイオフィルムに対する金ナノクラスターを用いたSDTの効果についてクリスタルバイオレット染色法で評価する。歯周病原細菌でのバイオフィルム生成が困難な場合にはスクリーニングのためS. mutansを用いてまずは評価を行う。
in vitroで殺菌効果と生体安全性について十分な結果が得られたら、動物によるin vivo評価を行う。

Causes of Carryover

Covid19尾に関連して研究用機器の入手が遅れてしまい次年度への繰り越しとなった。生化学評価のための実験器具の購入とin vivo評価で使用するラットの購入に使用する。