| 研究課題/領域番号 |
22K10036
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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57040:口腔再生医学および歯科医用工学関連
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| 研究機関 | 徳島大学 |
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研究代表者 |
浜田 賢一 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学域), 教授 (00301317)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | スマート材料 / 歯科用セメント / 直流 / 交流 / 接着強度 / スマートセメント / イオン液体 / 電気伝導性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
歯科では，使用中は強固に接着し，必要時には容易に除去できるセメントの実用化が求められている。本研究では，通電により容易に接着力が低下するセメントの開発を進めている。従来は直流を通電していたが通電効率が低く，接着力の低下に時間を要していた。本申請研究では交流通電に変更することで接着力低下効率を向上させることを第１の目的とする。また，交流を用いることで，非電気伝導性のジルコニアを被着材として，同様の接着力低下の可能性が見えてきた。そこで，ジルコニアを被着材として交流を通電した場合に，接着力が低下するのか解明することを第２の目的とする。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、イオン液体（IL）を添加したレジン添加型グラスアイオノマーセメント（RMGIC）でチタンを接着した試料に通電することで、チタンとRMGICとの接着力を低下可能であることを見出した。強固な接着と容易な除去という矛盾した2つの性質を両立できる本試作セメントを歯科用スマートセメントと呼称し、実用化を目指した研究開発を進めている。これまでの研究では直流電流を用いた特性評価を行ってきたが、経時的な電流値の低下が著しく、接着力低下に必要な電荷量を確保する所要時間が長くなる欠点があった。そこで、交流電流を用いた特性評価を行った。
交流電流を印加すると電圧の増加にともなって電流値が増加し、同一時間での電荷量を直流印加より大きくすることが可能であった。しかし、2サイクル目以降の通電では電流値がほとんど増加せず、電荷量を増加させるには逆効果であることがわかった。その原因は検討中だが、交流では接着したチタン板の両方でアノード反応とカソード反応が生じ、そのいずれかがもう一方の電極反応を抑制することで電流値が抑制されるものと考えている。
上記の結果を受け、当初の予定を変更し、極が＋と－間を反転する交流ではなく、極が反転しない電圧サイクル（０から＋）下で通電を試みた。その結果、電圧増加にともなう電流値増加は２サイクル目以降も持続し、同一時間で付与できる電荷量は直流、交流のどちらよりも大きくできることを確認した。また、電圧変動に対する電流変動を検討した結果、電圧を０まで戻すことなく、例えば４～８Vでサイクルを形成することで、時間あたりの電荷量をより大きくできることを確認した。
この結果、接着力の低下に必要な通電時間を短縮し、患者をチェア上に留めておく時間を短縮することが可能となり、患者の負担が軽減されることが期待された。
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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
当初の予定であった交流印可では電荷量を大きくすることができなかったが、代わりに極固定の電圧サイクル下で電流を印加することで、同じ通電時間で付与できる電荷量を大きくできた。その結果、手法は異なるものの当初の目標を達成することができたため、研究進捗状況は順調と判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
セメント固定式の歯科用インプラントを想定した、チタンとジルコニウムの接着と通電による接着力低下に取り組む。当初は交流印可にともない発揮されるジルコニアの誘電特性を前提として研究開発を予定していたが、これまでの知見を反映させて、極が反転しない電圧サイクル下で電流を印加して特性を評価する。その際、チタンをカソードとするかアノードとするかで２サイクル目以降の電流値が大きく異なると予想しており、どちらの極反応が電流値を抑制するのか判断ができる可能性高い。
また、極反応を観察するため、電気伝導性薄膜をコーティングしたガラス板を接着して、通電時に生じる極反応を観察する。電極材料が異なると生じる極反応は異なるが、反応が水の電気分解であれば、電極材料とは関係なく気体発生が確認できると予想している。
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