Development of enzyme-loaded fillers with the ability to control oral biofilm and their application to restorative materials

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K09892
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 57030:Conservative dentistry-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Kohno Tomoki 大阪大学, 大学院歯学研究科, 招へい教員 (10839202)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北川 晴朗 大阪大学, 大学院歯学研究科, 助教 (50736246) ; 壷井 莉理子 大阪大学, 大学院歯学研究科, 特任助教(常勤) (20827430)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: バイオフィルム / 酵素 / フィラー / 歯科材料 / 菌体外多糖

Outline of Final Research Achievements

In this study, we aimed to develop a novel filler loaded with dextranase and fructanase that degrade extracellular polysaccharides in oral biofilms and establish a biofilm control technology applicable to restorative materials. As a result, it was found that the enzymes dextranase and fructanase could be immobilized on the surface of a silica-based porous filler while maintaining their activity by reacting the filler with 3-aminopropyltriethoxysilane and modifying it with glutaraldehyde to introduce aldehyde groups. However, since the anti-biofilm effect was not observed on the surface of the resin-based coating material containing the enzyme-carrying filler, it suggested the need to immobilize a higher concentration of the enzymes on the filler surface.

Free Research Field

保存修復学，歯科材料学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

固定化酵素は、一般的な化学触媒とは異なり、常温・常圧の条件下での反応性が高く、効率的で作用特異性の高い触媒として食品や繊維、医薬品製造などの工業化学の分野で応用されている。一方で、抗バイオフィルム効果の発現を目的とした各種酵素を担持させたフィラーの開発やそれを歯科修復材料に応用する試みはこれまで報告されていない。本研究により、デキストラナーゼやフルクタナーゼといったバイオフィルムの菌体外多糖を分解する酵素をフィラー表面に固定化する技術の確立に成功した。今後、これらの酵素を高濃度で固定化する手法を検討することで、臨床的に有用な口腔バイオフィルム制御技術の確立が期待できる。