| 研究課題/領域番号 |
22K09995
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分57030:保存治療系歯学関連
|
|---|
| 研究機関 | 北海道大学 |
|---|
研究代表者 |
井上 哲 北海道大学, 歯学研究院, 教授 (80184745)
|
|---|
| 研究分担者 |
吉田 靖弘 北海道大学, 歯学研究院, 教授 (90281162)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
|
| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
|
|---|
| キーワード | 湿性硬組織 / 接着 / 機能性分子 / シュウ酸 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
『濡れた歯や骨』に接着する技術・材料があれば，保存修復における根面う蝕治療，歯内療法における根尖部の完全封鎖，歯周外科における薬剤・材料の効果的な送達とGTR膜の封鎖性向上など，保存治療系歯学全体に革新的な成果をもたらす。しかしながら，現在の歯質接着性材料でも，濡れた歯面はもちろんのこと，乾燥が不十分な歯面にさえ良好な接着を得られない。このことは根面う蝕治療に課題を抱える老年歯学でも大きな問題として取り上げられ，新しい材料・技術の開発が切望されている。そこで本研究では，保存治療系歯学の共通の課題として，『濡れた歯や骨』に接着する機能性分子の理論設計と合成に取り組む。
|
| 研究実績の概要 |
４年度は、まず接着性レジンに含まれる代表的な機能性モノマーである4-MET，Phenyl-Pおよび10-MDPと, 接着性のポリマーであるpolyalkenoic acid(PAA), アクリル酸とマレイン酸の共重合体であるsynthesized polyalkenoic acid(s-PA)について, 文献的な考察と構造的な解析を行った結果，歯質接着能は, 分子に含まれるカルボキシ基の位置と数が関係していることが示唆された．
次に、二つのカルボキシ基からなるシュウ酸の歯質接着能および脱灰特性について評価した．まずハイドロキシアパタイト（HAp）粉末に各種シュウ酸濃度溶液(0.001, 0.01, 0.05, 0.1, および0.5 M)を添加し，37 ℃で5分間静置後遠心分離した．次に，pH4.0の0.1 M乳酸溶液に24時間振盪し，遠心分離後上澄み液を採取してCaとPの溶出量をInductively coupled plasma optical emission spectrometry(ICP-OES)で測定した．また，各種シュウ酸濃度溶液で処理したHAp粉末を乾燥させ，X線回折（XRD), フーリエ変換赤外線分光法（FTIR）で測定し解析した．その結果、シュウ酸濃度が0.01 M以上では, コントロールより Ca溶出量が有意に低い値を示し, シュウ酸に含まれる2個のカルボキシ基がHAp中のCaに結合することで歯質接着能を示し, Ca溶出を防いで脱灰抑制している可能性が示唆された. XRDとFTIRの結果より, シュウ酸とHApに含まれるCaからシュウ酸カルシウムが生成し, シュウ酸濃度の増加にしたがいシュウ酸カルシウムの生成量が増加していると考えられた.
|
| 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
我々のグループでは、これまで歯質接着の基礎研究に取り組んできた。2000年には世界に先駆けてグラスアイオノマーセメントの主成分であるポリカルボン酸の化学的な結合を実測した結果を報告（Yoshida, Y., et al. J Dent Res 79:709-714, 2000.）し、さらに2004年には、その分析技術を応用して、セルフエッチングシステムの主成分である歯質接着性モノマーの化学的な結合能を比較した（Yoshida, Y., Inoue, S. et al. J Dent Res 83: 454-458, 2004.）。この結果により、歯質接着性モノマーである10-MDPの有用性が明らかとなり、以降、多くの歯科材料メーカーが自社製品に10-MDPを使用することになった。しかし、接着歯学におけるこれら一連の化学的な分析結果は、歯質接着能に優れる機能性モノマーやポリマーを比較して性能の差や性能の順位を明らかにしただけであり、新しい接着機能性のモノマーやポリマーを設計するための知見にはつながっていない。
本研究は、その後の約20年近くの間、未解明であった分子構造と歯質接着能の関係を明らかにするために企画されたものである。歯質接着材料は、過去30年以上、新しい高機能接着性モノマーの開発に至っておらず、材料の組成を変えるのみの製品開発が行われているのが現状である。新しい接着機能性分子を設計するという難題に取り組み、そのきっかけとなる成果が得られたことは、今後の方向性を示す重要な知見を得られたものと考えている。
上記の背景から、令和4年度に得られた成果は本研究開発を進める上で重要なマイルストーンと考え、進捗状況を「概ね順調」とした。この成果は、材料と歯・骨との接着性・封鎖性向上に役立つものであり、接着歯学だけでなく、歯内療法用材料や歯周外科材料を設計する上でも有用である。
|
| 今後の研究の推進方策 |
本研究では、歯質接着に有効な分子を理論的に設計するための基礎的知見を集積することを目的としている。現在のところ、官能基の位置と方向が重要な因子であることが示唆されており、分子設計に必要となる理論を構築するための仮説は立った（将来的な特許出願の可能性も考え、本報告では割愛）。今後はこの仮説が正しいかを、実験を通して確認していくことになる。より詳細な分析を行うとともに、その結果を基に、接着機能性のモノマーやポリマーの三次元の分子構造から、接着に寄与する分子の構造を考えていく予定である。
また、我々が令和4年度の成果を基に考えた接着性分子が、実際の臨床で役立つかの目途も早めにつける必要がある。薬機法承認が必要となる材料であることを考えると、臨床研究を行うにしても数年先のこととなる。そこで本研究では、口腔内のpH変化のシミュレーションとして多くの報告があるpHサイクル試験を用い、実際の歯で接着効果と脱灰特性を評価する。令和5年度には、さらに光電子分光分析（XPS）、フーリエ変換赤外線分光法（FTIR）、X線回折（XRD）などの理工学的分析装置で歯質接着能が優れる分子を明らかにする。次に、これらの分子が、ｐHサイクル試験で歯質脱灰を抑制しているかどうかを確認する。この時、ヒト抜去歯では年齢も部位も異なるため歯の石灰化の様相も異なる可能性があるため、規格化することを考えて牛歯を使用する予定である。
最終年度となる令和6年度は、上記の結果を基に、歯質接着に優れる機能性分子の設計理論を構築するための基礎研究を実施する。歯に接着する分子構造は、同じくアパタイトを主成分とする骨にも接着すると考えている。接着歯学だけでなく、歯内療法用材料や歯周外科材料を設計する上でも有用な成果が得られるものと確信する。
|
