早期咬合負荷を目的としたカーボンナノホーンコーティングチタンインプラントの開発

• Project/Area Number: 20K10026
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 57050:Prosthodontics-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 山本 悟 北海道大学, 歯学研究院, 助教 (10344524)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横山 敦郎 北海道大学, 歯学研究院, 教授 (20210627) ; 小松原 浩実 北海道大学, 大学病院, 助教 (50221247)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2022: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: デンタルインプラント / カーボンナノホーン / 抜歯即時埋入 / 早期荷重負荷 / 早期咬合負荷 / チタンインプラント

Outline of Research at the Start

インプラント治療において、治療期間を短縮し早期に機能回復を得ることは患者にとって有益なことであるが、早期荷重にはオッセオインテグレーションの早期獲得が必須であり、インプラント周囲の骨組織の反応も重要であるが不明な点が多い。
本研究は、骨組織と適合性が高く骨形成に効果的なCNHsをコーティングしたインプラントが、早期荷重を負荷した場合にオッセオインテグレーションの早期獲得に有効であるか、またその際にインプラント周囲の骨組織にどのような反応が生じているかという2点を明らかにすることである。

Outline of Annual Research Achievements

インプラント治療において、治療期間を短縮し早期に機能回復を得ることは患者にとって有益なことであるが、早期荷重にはオッセオインテグレーションの早期獲得が必須であり、インプラント周囲の骨組織の反応も重要であるが不明な点が多い。
本研究は、骨組織と適合性が高く骨形成に効果的なカーボンナノホーンをコーティングしたインプラントが、早期荷重を負荷した場合にオッセオインテグレーションの早期獲得に有効であるか、またその際にインプラント周囲の骨組織にどのような反応が生じているかという2点を明らかにすることである。
令和２年度の研究の成果は、カーボンナノホーンコーティングチタンインプラントの製作を行った。カルボキシル基を付与したカーボンナノホーンを250μg/mLとなるよう99.9%エタノールに分散し、カーボンナノホーン分散液を作成した。陽極酸化処理したチタンスクリュー（直径1.7mm、長さ3mm）を対極とともにカーボンナノホーン分散液中に固定し、30mA/cm2の直流電源・定電流下で、電圧（250,300,350,400V）および時間（60,120,180,240秒）を変えた各条件で泳動電着を行い、走査型電子顕微鏡にてチタンスクリュー表面の観察を行った。時間を180秒とし電圧を変化させた場合、電圧250Vの場合にはカーボンナノホーンの付着面積は少なく、300Vで最も多く均一に付着していることが示された。350V、400Vと電圧が上昇するとともに付着面積は減少した。電圧300Vで時間を変化させた場合は、60秒および120秒では180秒よりも付着面積は180秒より小さく、240秒ではさらに減少していた。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

研究課題の進捗が遅れている理由は、カーボンナノホーンをコーティングしたチタンスクリューの製作に時間を要した事にある。泳動電着法によるチタンスクリューへのカーボンナノホーンの電着条件の検索では、カーボンナノホーンがチタン表面に均一に堆積する最適な電圧と通電時間の組み合わせを見つけることが難しく、かなりの時間を費やした。その結果、当初の予定であった動物実験による抜歯窩にチタンインプラントを即時埋入する実験を始めることが出来ず、進捗は遅れる結果となった。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度の実験計画は、動物実験によるチタンインプラントの抜歯即時埋入後の早期荷重負荷実験であったが、令和2年度にできなかったチタンインプラントの抜歯即時埋入の実験を今年度前半に行い、後半は組織標本製作や組織計量学的検索と並行して当初の予定であった早期荷重負荷実験を行って行くよう変更し研究を進めていく。