| Project/Area Number |
22K10046
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 57040:Regenerative dentistry and dental engineering-related
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| Research Institution | Aichi Gakuin University |
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Principal Investigator |
林 達秀 愛知学院大学, 歯学部, 准教授 (70367621)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2025: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 原子層堆積 / ジルコニア / 歯科用インプラント / 表面改質 / ラッピング加工 / 細胞増殖能 / 原子層堆積（ALD） / ジルコニア製歯科用インプラント / 高オッセオインテグレーション能 / 薄膜 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、CAD/CAMシステムを用いて作製したジルコニア試料（直径 10 ㎜）表面に、原子層堆積（ALD）処理により各種成膜材料（TiO2等）の薄膜を成膜し、同試料上で培養した細胞（マウス線維芽細胞および骨芽細胞）の増殖や分化、遺伝子発現にどのような影響を与えるかを評価する。
さらに、シリンダータイプのジルコニア移植用試料（直径 2 ㎜）を作製し、同様に薄膜を成膜後、ラット大腿骨に移植し、生体との親和性およびオッセオインテグレーション（骨結合）能を検討する。
最終的には 既存の純チタン製よりも高機能、高強度、かつ、高生体適合性を有するジルコニア製歯科用インプラント材料の開発を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度は、ジルコニアディスク(ZR）上にTiO2 (ZR-Ti）、Al2O3 (ZR-Al）、SiO2 (ZR-Si）および、ZnO (ZR-Zn）それぞれの薄膜を原子層堆積（ALD）を用いて成膜し、各試料上でマウス線維芽細胞（L929）およびマウス骨芽細胞（MC3T3-E1）の細胞増殖能を評価した。その結果、L929、MC3T3-E1ともに、ZR-Ti、ZR-Al、ZR-Siの試料上において細胞数は経時的に増加したが、Zr-Zn上ではいずれの細胞も増殖しなかった。この理由として、Znの溶出量が他よりも多く、その影響によるものと考えられ、さらにZnOの成膜は、試料の表面性状、即ち、研磨状態に影響すると推察した。したがって 本研究では、ZR作製後、ラッピング加工により同ディスクを鏡面研磨し、前年度の実験において特に良好な結果が得られたZr-TiおよびZr-Alと、良好な結果が得られなかったZr-Znを作製した。
ZR-Ti、ZR-Alおよび、Zr-Zの薄膜の厚さはそれぞれ、43.65、45.12、49.19 nmであり、目標成膜厚50 nmに近似していた。表面粗さは、ラッピング加工をしていないZRの線粗さ（Ra）が81.291 nmだったのに対して、ラッピング加工後は7.172 nmであった。さらに、ZR-Ti、ZR-Alおよび、Zr-Znの線粗さ（Ra）はそれぞれ、3.770、4.290、5.160 nmであった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
これまでは、ジルコニアディスクを作製後に手指による研磨を行っていたが、ジルコニアは非常に硬く、一様に研磨することが困難であった。しかし、ラッピング加工によりジルコニアを鏡面研磨することが可能となり、同加工後にALDにより各種薄膜を成膜し、再度これまでと同内容の実験を行うこととしたため、当初の予定よりも遅れることとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度はジルコニアディスク（ZR）をラッピング加工後、ALDにより、チタニア（ZR-Ti）、アルミナ（ZR-Al）、酸化亜鉛（ZR-Zn）成膜し、各種薄膜の厚さおよび表面粗さの計測に留まったが、今後はさらに、各種試料のぬれ性、ICPを用いて それぞれの試料からの元素（Zr、Ti、Alおよび、Zn）溶出量の測定、各種薄膜の密着強度の測定および、各種試料上での細胞増殖能の評価と細胞形態の観察をする予定である。
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