青色可視光励起型低濃度過酸化水素ラジカル殺菌技術を応用した次世代義歯洗浄器開発

• 研究課題/領域番号: 22592141
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 補綴系歯学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 菅野 太郎 東北大学, 大学院・歯学研究科, 助教 (30302160)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2011年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2010年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: ラジカル殺菌 / 過酸化水素 / ヒドロキシルラジカル / 義歯洗浄器 / 可視光LED / ラジカル殺菌技術 / 低濃度過酸化水素 / 温度

研究概要

われわれはこれまで、日常臨床で用いられるオキシドール(1M;3%)よりも低濃度の過酸化水素に、可視光領域の波長(405nm)のLEDを照射することで、効率的にヒドロキシルラジカル(HO・)を発生させ殺菌を行うという新しい義歯洗浄器を試作し検討を行ってきた.
義歯をこの洗浄器で洗浄する際、HO・は強力な酸化剤であるため、金属や床用レジンといった歯科材料を腐食させるという懸念がある。本年度は、過酸化水素の光分解によって生じるHO・が歯科用金属に及ぼす腐食作用を評価した。金属試料は、12%金銀パラジウム合金、チタン、コバルトクロム合金、ステンレス鋼を用いた。放射照度115mW/cm^2のLEDを光源とし、過酸化水素濃度は1Mとし、金属試料を37℃条件下1週間浸漬し、ICP(誘導結合プラズマ発光分光分析)装置を用いて各元素の溶出イオン量を計測した。その結果、どの歯科用金属においても、1M過酸化水素の光分解によるHO・生成系の腐食作用は、光を照射しない過酸化水素に1週間浸漬した場合よりも低いという結果が得られた。すなわち、本殺菌法を義歯洗浄に応用することの歯科用金属に対する安全性は示された。
また、今回、義歯洗浄器自体の改良も行った。義歯を浴槽に入れて洗浄する場合、洗浄液や浴槽も汚染される可能性が高い。したがって、以前試作した放射照度110mW/cm^2のLEDを搭載した洗浄器の改良を行った。浴槽の大きさを大きくし、上下の義歯を同時に洗浄できるようにした。義歯は過酸化水素が入ったプラスチックパックに入れて洗浄し、汚染した洗浄液が浴槽につかない設計とした。

研究成果

• [雑誌論文] Literature review of the role of hydroxyl radical in chemically-induced mutagenicity and carcinogenicity for the risk assessment of disinfection system utilizing photolysis of hydrogen peroxide (2012)
  • 著者名/発表者名: Kanno T, Nakamura K, Ikai H, Kikuchi K, Sasaki K, Niwano Y
  • 雑誌名: J Clin Biochem Nutr 巻: (未定)(印刷中)
  • NAID: 130004879280
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel Denture Cleaning System Based on Hydroxyl Radical Disinfection (2012)
  • 著者名/発表者名: Kanno T, Nakamura K, Ikai H, Hayashi E, Shirato M, Mokudai T, Iwasawa A, Kohno M, Niwano Y, Sasaki K
  • 雑誌名: Int J Prosthodont 巻: (未定)(印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination of Reactive Oxygen Species Generated by Phorbol 12-Myristate 13-Acetate-Stimulated Oral Polymorphonuclear Cells from Healthy (2012)
  • 著者名/発表者名: Yaekashiwa N, Sato E, Nakamura K, Iwasawa A, Kudo, A, Kanno T, Kohno M, Niwano Y
  • 雑誌名: Arch Oral Biol 巻: (未定)(印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vitro and in vivo anti-Staphylococcus aureus activities of a new disinfection system utilizing photolysis of hydrogen peroxide (2012)
  • 著者名/発表者名: Hayashi E, Mokudai T, Yamada Y, Nakamura K, Kanno T, Sasaki K, Niwano Y
  • 雑誌名: J Biosci Bioeng 巻: (未定)(印刷中)
  • NAID: 110009495428
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microbial resistance in relation to catalase activity to oxidative stress induced by photolysis of H_2O_2 (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamura K, Kanno T, Mokudai T, Iwasawa A, Niwano Y, Kohno M
  • 雑誌名: Microbiol Immunol 巻: 56 ページ: 48-55
  • 査読あり
• [雑誌論文] Topical treatment of oral cavity wounded skin with a new disinfection system utilizing photolysis of hydrogen peroxide in rats (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamada Y, Mokudai T, Nakamura K, Hayashi E, Kawana Y, Kanno T, Sasaki K, Niwano Y
  • 雑誌名: J Toxicol Sci 巻: 37 ページ: 329-335
  • NAID: 10030126757
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synergistic Effect of Thermal Energy on Bactericidal Action of Photolysis of H_2O_2 in Relation to Acceleration of Hydroxyl Radical Generation (2012)
  • 著者名/発表者名: Shirato M, Ikai H, Nakamura K, Hayashi E, Kanno T, Sasaki K, Kohno M, Niwano Y
  • 雑誌名: Antimicrob Agents Chemother 巻: 56 号: 1 ページ: 295-301
  • DOI: 10.1128/aac.05158-11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reevaluation of analytical methods for photogenerated singlet oxygen (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakamura K, Ishiyama K, Ikai H, Kanno T, Sasaki K, Niwano Y, Kohno M
  • 雑誌名: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ 巻: 49 号: 2 ページ: 87-95
  • DOI: 10.3164/jcbn.10-125
  • NAID: 130004466651
  • ISSN: 0912-0009, 1880-5086
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photolysis of hydrogen peroxide, an effective disinfection system via hydroxyl radical formation (2010)
  • 著者名/発表者名: Ikai H, Nakamura K, Shirato M, Kanno T, Iwasawa A, Sasaki K, Niwano Y, Kohno M
  • 雑誌名: Antimicrob Agents Chemother 巻: 54 ページ: 5086-5091
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reevaluation of quantitative ESR spin trapping analysis of hydroxyl radical by applying sonolysis of water as a model system (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakamura K, Kanno T, Ikai H, Sato E, Mokudai T, Niwano Y, Ozawa T, Kohno M
  • 雑誌名: Bull Chem Soc Jpn 巻: 83 ページ: 1037-1046
  • NAID: 10026698287
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel analytical method to evaluate directly catalase activity of microorganisms and mammalian cells by ESR oximetry (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakamura K, Kanno T, Mokudai T, Iwasawa A, Niwano Y, Kohno M
  • 雑誌名: Free Radical Res 巻: 44 ページ: 1036-1043
  • 査読あり
• [雑誌論文] Zirconia as a dental implant abutment material : A systematic review (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakamura K, Kanno T, Milleding P, Ortengren U
  • 雑誌名: Int J Prosthodontics 巻: 23 ページ: 299-309
  • 査読あり
• [雑誌論文] A retrospective study of fixed dental prostheses without regular maintenance (2010)
  • 著者名/発表者名: Ikai H, Kanno T, Kimura K, Sasaki K
  • 雑誌名: J Prosthodont Res 巻: 54 ページ: 173-178
  • NAID: 130004679534
  • 査読あり
• [学会発表] Bactericidal effect of hydroxyl radical generated by photolysis of hydrogen peroxide (2011)
  • 著者名/発表者名: Ikai H, Nakamura K, Shirato M, Kanno T, Iwasawa A, Sasaki K, Niwano Y, Kohno M
  • 学会等名: Interface Oral Health Science 2011
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-03-08
• [学会発表] Influence of hydroxyl radical generated by photolysis of H2O2 on corrosion behavior of dental metals (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamada Y, Nakamura K, Takada Y, Mokudai T, Ikai H, Inagaki R, Kanno T, Sasaki K, Niwano Y, Kohno M
  • 学会等名: Interface Oral Health Science 2011
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-03-08
• [学会発表] Reevaluation of analytical methods for photogenerated singlet oxygen (2011)
  • 著者名/発表者名: Ishiyama K, Nakamura K, Ikai H, Kanno T, Sasaki K, Niwano Y, Kohno M
  • 学会等名: Interface Oral Health Science 2011
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-03-08
• [学会発表] Booster effect of thermal energy on bactericidal action of hydroxyl radical generated by photolysis of H_2O_2 (2011)
  • 著者名/発表者名: Shirato M, Ikai H, Nakamura K, Kanno T, Sasaki K, Niwano Y, Kohno M
  • 学会等名: Interface Oral Health Science 2011
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-03-08
• [学会発表] ヒドロキシルラジカルが骨治癒に及ぼす影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 菅野太郎, Luiz Meirelles, 中村圭祐, 猪飼紘代, Johansson Carina, Stig Karlsson, 佐々木啓一, 河野雅弘, 庭野吉己
  • 学会等名: 第64回日本酸化ストレス学会学術集会
  • 発表場所: ルスツ(北海道)
• [学会発表] 過酸化水素光分解殺菌法における微生物の反応動態解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 林栄成, 中村圭祐, 菅野太郎, 目代貴之, 岩沢篤郎, 河野雅弘, 庭野吉己
  • 学会等名: 第64回日本酸化ストレス学会学術集会
  • 発表場所: ルスツ(北海道)
• [学会発表] 過酸化水素光分解により生じるヒドロキシルラジカルの細胞毒性評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 猪飼紘代, 中村圭祐, 菅野太郎, 佐々木啓一, 河野雅弘, 庭野吉己
  • 学会等名: 第64回日本酸化ストレス学会学術集会
  • 発表場所: ルスツ(北海道)
• [学会発表] プロアントシアニジン光照射による新しい殺菌技術 (2011)
  • 著者名/発表者名: 白土翠, 中村圭祐, 猪飼紘代, 菅野太郎, 佐々木啓一, 庭野吉己, 河野雅弘
  • 学会等名: 第64回日本酸化ストレス学会学術集会
  • 発表場所: ルスツ(北海道)
• [学会発表] プロアントシアニジンの光照射により生成される活性酸素種の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中村圭祐, 白土翠, 猪飼紘代, 菅野太郎, 佐々木啓一, 河野雅弘, 庭野吉己
  • 学会等名: 第64回日本酸化ストレス学会学術集会
  • 発表場所: ルスツ(北海道)
• [学会発表] ヒドロキシルラジカルが歯科用金属の耐食性に及ぼす影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山田康友, 中村圭祐, 高田雄京, 目代貴之, 猪飼紘代, 稲垣亮一, 菅野太郎, 佐々木啓一, 庭野吉己, 河野雅弘
  • 学会等名: 第64回日本酸化ストレス学会学術集会
  • 発表場所: ルスツ(北海道)
• [学会発表] ラジカル殺菌技術の歯科応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 菅野太郎
  • 学会等名: 第25回日本酸化ストレス学会関東支部学術大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-12-11
• [学会発表] 過酸化水素光分解殺菌法における殺菌効果増強因子の検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 白土翠, 猪飼紘代, 中村圭祐, 菅野太郎, 佐々木啓一, 庭野吉己, 河野雅弘
  • 学会等名: 第25回日本酸化ストレス学会関東支部学術大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-12-11
• [学会発表] 光線力学殺菌療法における一重項酸素生成量評価法の検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石山希里香, 中村圭祐, 猪飼紘代, 菅野太郎, 佐々木啓一, 庭野吉己, 河野雅弘
  • 学会等名: 第25回日本酸化ストレス学会関東支部学術大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-12-11
• [学会発表] 過酸化水素光分解から生じたヒドロキシルラジカル殺菌効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 猪飼紘代、中村圭祐、白土翠、菅野太郎、庭野吉己、河野雅弘
  • 学会等名: 第63回日本酸化ストレス学会学術集会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] ESRオキシメトリー法を応用した微生物および動物細胞の新しいカタラーゼ活性測定法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中村圭祐, 菅野太郎, 目代貴之, 岩沢篤郎, 庭野吉己, 河野雅弘
  • 学会等名: 第63回日本酸化ストレス学会学術集会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] ESRスピントラップ法を用いたラジカル定量の潜在的問題点 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤恵美子, 中村圭祐, 菅野太郎, 猪飼紘代, 目代貴之, 庭野吉己, 河野雅弘
  • 学会等名: 第63回日本酸化ストレス学会学術集会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] 過酸化水素の光分解によるHO・生成反応の活性化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 白土翠, 中村圭祐, 猪飼紘代, 菅野太郎, 佐々木啓一, 庭野吉己, 河野雅弘
  • 学会等名: 第63回日本酸化ストレス学会学術集会
  • 発表場所: 横浜
• [図書] Interface Oral Health Science 2011 (Bactericidal effect of hydroxyl radical generated by photolysis of hydrogen peroxide) (2012)
  • 著者名/発表者名: Ikai H, Nakamura K, Shirato M, Kanno T, Iwasawa A, Sasaki K, Niwano Y, Kohno M
  • 出版者: Springer
• [図書] Interface Oral Health Science 2011 (Booster effect of thermal energy on bactericidal action of hydroxyl radical generated by photolysis of H_2O_2) (2012)
  • 著者名/発表者名: Shirato M, Ikai H, Nakamura K, Kanno T, Sasaki K, Niwano Y, Kohno M
  • 出版者: Springer
• [図書] Interface Oral Health Science 2011 (Reevaluation of analytical methods for photogenerated singlet oxygen) (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishiyama K, Nakamura K, Ikai H, Kanno T, Sasaki K, Niwano Y, Kohno M
  • 出版者: Springer
• [図書] Interface Oral Health Science 2011 (Influence of hydroxyl radical generated by photolysis of H_2O_2 on corrosion behavior of dental metals) (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamada Y, Nakamura K, Takada Y, Mokudai T, Ikai H, Inagaki R, Kanno T, Sasaki K, Niwano Y, Kohno M
  • 出版者: Springer