| 研究課題/領域番号 |
21K09898
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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57030:保存治療系歯学関連
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| 研究機関 | 昭和大学 |
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研究代表者 |
荻野 玲奈 (田中玲奈) 昭和大学, 歯学部, 准教授 (80585779)
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| 研究分担者 |
柴田 陽 昭和大学, 歯学部, 教授 (30327936)
宮崎 隆 昭和大学, 歯学部, 教授 (40175617)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | エナメル質 / ハイドロキシアパタイト / ナノ結晶 / 再石灰化 / 走査型透過電子顕微鏡 / 結晶遷移 / ラマン分光法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
過酸化水素へのハロゲンランプ照射によりエナメル質の六方晶構造に部分的な欠陥を作る．アパタイト結晶は低温アニーリングによって本来の化学量論的構造である単斜晶に遷移するが，通常は炭酸イオンの自然導入により六方晶へ再遷移してしまう．本研究では，再遷移を防ぐために低温アニーリングと同時にイオン溶液を適用し，単斜晶状態が維持できるイオン雰囲気をつくる．単斜晶アパタイトを含む成熟エナメル質は，高い石灰化能力を発揮し，エナメル質初期う蝕を再生できる．
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| 研究実績の概要 |
本研究ではイオン溶液として，Surface pre-reacted glass ionomer fillers (S-PRG)からイオン抽出したものを用いた．このイオン溶液が，低温アニーリング中に炭酸イオンのエナメル質アパタイト結晶への導入が先に起こるのを防ぎ，アパタイトの結晶遷移を可能にすると考えている．ラマン分光法により結晶遷移が生じたと推定されるエナメル質を集束イオンビーム装置によるマイクロサンプリングで加工した．高分解能透過電子顕微鏡法を用いて，未処理および過酸化水素にハロゲンランプ照射を行った低温アニーリング処理後にイオン溶液を作用させたサンプルのハイドロキシアパタイト結晶を観察した．申請者らは，これまでに漂白したエナメル質は，結晶レベルで部分的な欠陥を生じると再石灰化が活発になることを発見しているが，本研究では過酸化水素にハロゲンランプ照射を行った歯を矢状断方向に観察したサンプルには空隙が生じており，過酸化水素がエナメル質深層へ浸透したことが明らかになった．さらに冠状断サンプルではエナメル質の六方晶構造に部分的な欠陥を生じたことが明らかになり，マイクロCTを用いた先行研究を裏付ける結果となった．
また，未処理および過酸化水素とハロゲンランプ照射を用いる低温アニーリング後，イオン溶液を作用させた高分解能透過電子顕微鏡法用サンプルに高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform）によるシミュレーションと結晶構造解析を行った．STEM-EDXの結果，未処理サンプルと比較して低温アニーリング後にイオン溶液を作用させたサンプルではフッ素イオン、リンイオン、およびストロンチウムイオンが増加したことからイオン溶液からエナメル質へこれらのイオンが導入されたことが明らかになった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ヒト天然歯エナメル質に集束イオンビーム装置でマイクロサンプリングする方法は高度な技術と時間が必要となるが，現時点では大きな失敗はなく順調に進んでいる．しかし，集束イオンビーム装置は汎用性が高い装置であるため，使用状況が混雑しておりマシンタイムをとることが難しい．このため年度内に解析が終わらず延長することになった．今後は年度内に集束イオンビーム装置および高分解能透過電子顕微鏡の予約を確保しているので，イオン溶液のみで処理したサンプルについてマイクロサンプリングし，高分解能透過電子顕微鏡法を用いて，アパタイト結晶構造観察と高速フーリエ変換による結晶構造解析を行い，引き続き結晶遷移を評価し，課題を終了することが可能と考えている．
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| 今後の研究の推進方策 |
集束イオンビーム装置によるエナメル質のマイクロサンプリングについては技術的に大変困難だ．本研究ではこれまでの成果を活かしより効率的に解析を行うために，熟練の技術者と連携を密にしてサンプル作製を改良しながら解析を進めていく方針である．今年度は高分解能透過電子顕微鏡法を用いて，未処理および低温アニーリング後にイオン溶液を作用させたサンプルのハイドロキシアパタイト結晶を観察し結晶構造解析を行ったが，今後はアニーリングせずイオン溶液で処理したサンプルについて結晶構造解析を行う予定である．これにより過酸化水素にハロゲンランプ照射することで生じた空隙がエナメル質結晶構造へのイオン導入にどのように影響しているかが明らかになると考える．
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