2023 Fiscal Year Research-status Report
単斜晶アパタイトの局所合成によるエナメル質初期う蝕再生療法
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21K09898
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| Research Institution | Showa University |
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Principal Investigator |
荻野 玲奈 (田中玲奈) 昭和大学, 歯学部, 准教授 (80585779)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柴田 陽 昭和大学, 歯学部, 教授 (30327936)
宮崎 隆 昭和大学, 歯学部, 教授 (40175617)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | エナメル質 / ハイドロキシアパタイト / ナノ結晶 / 再石灰化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではイオン溶液として，Surface pre-reacted glass ionomer fillers (S-PRG)からイオン抽出したものを用いた．このイオン溶液が，低温アニーリング中に炭酸イオンのエナメル質アパタイト結晶への導入が先に起こるのを防ぎ，アパタイトの結晶遷移を可能にすると考えている．ラマン分光法により結晶遷移が生じたと推定されるエナメル質を集束イオンビーム装置によるマイクロサンプリングで加工した．高分解能透過電子顕微鏡法を用いて，未処理および過酸化水素にハロゲンランプ照射を行った低温アニーリング処理後にイオン溶液を作用させたサンプルのハイドロキシアパタイト結晶を観察した．申請者らは，これまでに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ると再石灰化が活発になることを発見しているが，本研究では過酸化水素にハロゲンランプ照射を行った歯を矢状断方向に観察したサンプルには空隙が生じており，過酸化水素がエナメル質深層へ浸透したことが明らかになった．さらに冠状断サンプルではエナメル質の六方晶構造に部分的な欠陥を生じたことが明らかになり，マイクロCTを用いた先行研究を裏付ける結果となった．
また，未処理および過酸化水素とハロゲンランプ照射を用いる低温アニーリング後，イオン溶液を作用させた高分解能透過電子顕微鏡法用サンプルに高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform）によるシミュレーションと結晶構造解析を行った．STEM-EDXの結果，未処理サンプルと比較して低温アニーリング後にイオン溶液を作用させたサンプルではフッ素イオン、リンイオン、およびストロンチウムイオンが増加したことからイオン溶液からエナメル質へこれらのイオンが導入されたことが明らかになった．
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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
ヒト天然歯エナメル質に集束イオンビーム装置でマイクロサンプリングする方法は高度な技術と時間が必要となるが，現時点では大きな失敗はなく順調に進んでいる．しかし，集束イオンビーム装置は汎用性が高い装置であるため，使用状況が混雑しておりマシンタイムをとることが難しい．このため年度内に解析が終わらず延長することになった．今後は年度内に集束イオンビーム装置および高分解能透過電子顕微鏡の予約を確保しているので，イオン溶液のみで処理したサンプルについてマイクロサンプリングし，高分解能透過電子顕微鏡法を用いて，アパタイト結晶構造観察と高速フーリエ変換による結晶構造解析を行い，引き続き結晶遷移を評価し，課題を終了することが可能と考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
集束イオンビーム装置によるエナメル質のマイクロサンプリングについては技術的に大変困難だ．本研究ではこれまでの成果を活かしより効率的に解析を行うために，熟練の技術者と連携を密にしてサンプル作製を改良しながら解析を進めていく方針である．今年度は高分解能透過電子顕微鏡法を用いて，未処理および低温アニーリング後にイオン溶液を作用させたサンプルのハイドロキシアパタイト結晶を観察し結晶構造解析を行ったが，今後はアニーリングせずイオン溶液で処理したサンプルについて結晶構造解析を行う予定である．これにより過酸化水素にハロゲンランプ照射することで生じた空隙がエナメル質結晶構造へのイオン導入にどのように影響しているかが明らかになると考える．
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| Causes of Carryover |
（理由）ヒト天然歯サンプルの入手に時間がかかったこと．エナメル質アパタイト結晶構造解析の分析依頼先において集束イオンビーム加工機および高分解能透過型電子顕微鏡の使用スケジュールが想定以上に混んでいたため予約が取れず，サンプル加工・および結晶構造解析が年度内に間に合わなかったことから差額が生じた．
（使用計画）物品費はサンプル作製に用いる試料切断用ブレード(Buhler)が破損した場合の購入や，研磨材などの消耗品を購入するために充当する．旅費に関しては，日本歯科理工学会，日本歯科保存学会，国際学会などで学会発表を行う際に使用する． その他の費用では，今後マイクロサンプリングの依頼にかかる経費として用いる．さらに加工したサンプルを走査型透過電子顕微鏡によって観察し，結晶構造解析を行う費用として計上する．
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