| 研究課題/領域番号 |
19K10235
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分57050:補綴系歯学関連
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| 研究機関 | 日本歯科大学 (2022)
日本歯科大学東京短期大学 (2019-2021) |
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研究代表者 |
小池 麻里 日本歯科大学, 生命歯学部, 講師 (00234667)
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| 研究分担者 |
堀江 哲郎 日本歯科大学, 生命歯学部, 講師 (10508675)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | 金属粉末積層造形法 / チタン合金 / 歯科用インプラント / 機械的特性 / 生体親和性 / 細胞毒性 / インプラント / 機械的性質 / インプラント体 / 粉末積層造形法 / 表面性状 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
粉末積層造形法を用いたTi合金やCo-Cr合金製品の優れた特性により，人工骨やインプラントの生体材料としての適用が期待される．しかし，従来の金属生体材料の弾性率は生体骨の弾性率より高いため，埋入後の破折の一因となる．この技術を応用すると金属生体材料の弾性率が調節でき破折が防止できるが，完成体表面の粗造化で生体骨との結合性低下が懸念される．そこで，粉末積層造形法で特性を調整し，同素材の均一な繊維や粉末を表面に焼結加工で被覆することで，生体環境に最適な弾性率と表面粗さの両者を備えた格子状金属生体材料の新たな開発は，その臨床応用を可能にし，長寿社会の再生医療への貢献と医療費抑制に繋げることになる．
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| 研究実績の概要 |
デジタル技術活用でカスタムメイドできる金属粉末積層造形法により生体に適した表面性と強度を備えたインプラントの製作と臨床応用を目指した研究計画である．前年度までに，オッセオインテグレーションしやすい2種類の表面形状を設計し，グローバル技術革新センター所有のレーザビーム粉末積層造形装置にてTi-6Al-4V ELI合金を用いたダンベル型試料片とディスク型試料片の製作を依頼した．ISO 6892に従い機械的特性を評価し，格子構造を備えたダンベル型試験片の特性は，対照群とした積層造形Solidダンベル型試料片の特性と比較したところ引っ張り強度において有意な差はなかったが，伸びについてはわずかな低下を確認した．また，ディスク型試料片を用い，S. mutansとC. albicansが存在する環境での細菌付着試験とISO 10993-5 (2009)に準じたBalb/c 3T3マウス維芽細胞活性をMTTアッセイを用いて測定した結果を指標とする細胞毒性試験を実行し，製作したインプラント体に求められる生体親和性を評価した．細菌付着試験においては，表面性状による影響は認められなかったが，細胞毒性試験においては，格子状表面にすることで，細胞との接触面積が減少したため細胞活性を維持できたことを確認できた．これらの結果を踏まえると，格子状表面形状を付与することは，細胞親和性を向上させられるのではないかとの期待が高まった．
金属粉末積層造形法によるカスタムメイドのインプラント体製作にかかるコストの大幅な削減と納品の短期化ができることは，さらに生体材料として最適なサイズと形状を備えたインプラント体を提供することができ，その寿命の延長に確実に繋がると自負している．また，医療費の削減と患者が治療機関へ通院する期間と時間の短縮の実現も可能となる．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
前年度までの新型コロナ感染拡大の中でも，この研究課題を遂行するにあたっての試料の製作を依頼しているグローバル技術革新センターとの連絡や様々な測定についての相談や依頼などをリモート会議の活用し，少しずつではあるが研究計画に沿って進捗している．しかし，対面でのやりとりに比較すると，細かな最終判断が難しい現状であったため，実際に計上した研究計画に遅れが生じている．
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| 今後の研究の推進方策 |
新型コロナ感染防止に十分配慮し，日本歯科大学共同利用研究センターにおいて通常の実験計画を遂行できる環境が整備された後には，研究計画に沿って遂行していく予定である．前年度までの結果を踏まえ，試料表層のデザインの有用性と，製作した金属多孔構造体試料の機械的特性との関連性を評価することで，歯科用インプラント体として最適な試料製作に尽力する．
同時に，前年度に実施予定であったインプラント体として口腔内での応用を想定した格子状試料片を用いてPorphyromonas gingivalisにする細菌付着性についても評価する．その結果を，現在までに得られたS. mutansとC. albicansが共存する環境への影響とBalb/c 3T3マウス 維芽細胞に対する細胞毒性とを総合的に評価することで，インプラント体の口腔内での生体親和性を判断し，in vivo試験へと繋げる予定にしている．
新型コロナ感染については十分配慮しながら実施する．
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