Development of dental titanium alloys with enhanced antibacterial property

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K09930
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 57040:Regenerative dentistry and dental engineering-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Takahashi Masatoshi 東北大学, 歯学研究科, 助教 (50400255)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高田 雄京 東北大学, 歯学研究科, 准教授 (10206766) ; 多田 浩之 東北大学, 歯学研究科, 講師 (70431632)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 制菌性 / チタン合金 / 組織制御 / 金属組織 / 熱処理 / Ti-Ag合金 / バイオフィルム

Outline of Final Research Achievements

In this study, we established a technique for controlling the microstructure of titanium alloys through forging and heat treatment. Subsequently, we designed and prototyped Ti-Au, Ti-Cu, Ti-Pt, and Ti-Nb alloys, and through antibiofilm activity testing of these alloys, we identified Nb as a promising additive element for conferring antibiofilm properties to titanium. Furthermore, by designing and prototyping Ti-Ag-Nb ternary alloys and investigating their alloy phases and mechanical properties, we constructed a phase diagram for the Ti-Ag-Nb system and revealed that the α single-phase composition region exhibits superior mechanical properties.

Free Research Field

歯科生体材料学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

口腔疾患の多くはバイオフィルム感染症なので、全ての補綴装置にとって制菌性は有益である。本研究成果により、Agだけではなく、Au、Pt、Nbといった元素もチタンに制菌性を与える添加元素であることが明らかになった。この作用を応用することで補綴装置の寿命の延長につながる。また、これらの制菌性添加元素を組み合わせることで機械的性質を強化し、大型の補綴装置にも応用できることを明らかにした。