Development of 3D-printing denture materials with cellulose nanofiber for SDGs and high-strength.
| Project/Area Number |
22K10111
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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 57050:Prosthodontics-related
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| Research Institution | Fukuoka Dental College |
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Principal Investigator |
川口 智弘 福岡歯科大学, 口腔歯学部, 准教授 (50631701)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浜中 一平 福岡歯科大学, 口腔歯学部, 講師 (40736691)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | セルロースナノファイバー / 3Dプリンター / 義歯材料 / 補綴 / 歯学 |
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| Outline of Research at the Start |
3Dプリンタを用いたデジタル技術の応用によって、有床義歯治療に多くのメリットが期待できるが、3Dプリンティング義歯材料として機械的強度が不足するという欠点がある。そこで3Dプリンティング義歯材料に天然資源を活用したSDGsにかなう新素材であり、高強度な特徴を有するセルロースナノファイバーを応用できないかと考えた。
本研究では、セルロースナノファイバーを3Dプリンティング用樹脂の補強用繊維として配合することで、優れた機械的強度と環境に優しいSDGsな特徴を兼ね備えた3Dプリンティング義歯材料を開発する。さらにその新規材料から高強度義歯床および高強度人工歯を開発することを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、疎水性セルロースナノファイバーを3Dプリンティング用アクリル樹脂の補強用繊維として配合することで、3Dプリンティング義歯材料の機械的強度不足を解消し、優れた機械的強度と環境に優しいSDGsな特徴を兼ね備えた3Dプリンティング義歯材料を開発する。さらにその新規材料から高強度義歯床および高強度人工歯を開発することを目指す。
令和５年度の研究では、CNF配合マスターバッチ（セルロースナノファイバー配合量23％）を用いてDLP方式用アクリル系光硬化性樹脂（Dima Print Denture Base, shade: original pink, Kulzer GmbH, Hanau, Germany）に配合を試みた。直接CNF配合マスターバッチを配合すると、溶解しなかったため、MMAにペレットを溶解し液体状にして造形用インクに配合した。少量のCNF配合MMAをアクリル系光硬化性樹脂に配合し、3Dプリンタ（カーラ プリント 4.0プロ、松風）で３点曲げ試験用試料を製作することが出来たが、セルロースナノファイバーが凝集し試料中に分散させることが出来なかった。
また２次重合後の3D printed denture床用材料に対して接着性に関する検討を行った。アルミナブラスト処理とトライボケミカル処理は、紫外線硬化性樹脂の接着耐久性を有し、表面処理として有効であることが判明した。3D printed denture用人工歯材料への常温重合レジンの接着耐久性を向上させるためには、粒径110μm、噴射圧0.4MPaの条件でアルミナブラスト処理を行うことが効果的であることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
セルロースナノファイバーを紫外線硬化性樹脂に溶解させることが従来型のMMAモノマーよりも困難であることが判明し、セルロースナノファイバー配合PMMA樹脂 (Poly Methyl Methacrylate) とMMA((Methyl Methacrylate)を用いて紫外線硬化性樹脂に配合したが、試料中にセルロースナノファイバーの凝集を生じ試料中に分散さえることが出来なかった。そのためその他の溶媒を検討する必要が生じ、３点曲げ試験試料製作のためのセルロースナノファイバー溶媒の選定に時間を要したためである。
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| Strategy for Future Research Activity |
紫外線硬化性樹脂中にセルロースナノファイバーを配合し、JDMAS252：2019やISO20795-1に基づき3Dプリンティング材料の機械的性質を測定する。セルロースナノファイバーの配合量を調整し機械的強度が向上する濃度まで測定する。紫外線硬化性樹脂用の溶媒に変更する。もしくはMMA中のセルロースナノファイバーに対し溶媒置換を紫外線硬化性樹脂を用いて行うことを検討する。
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Report
(2 results)
Research Products
(1 results)
