| 研究課題/領域番号 |
22K10235
|
|---|
| 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57070:成長および発育系歯学関連
|
|---|
| 研究機関 | 北海道大学 |
|---|
研究代表者 |
山方 秀一 北海道大学, 歯学研究院, 助教 (70292034)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2026-03-31
|
| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2025年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2024年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
|
|---|
| キーワード | エナメル質 / ランタノイド / 蛍光 / ナノ粒子 / 錯体 / マイクロ波 / 矯正装置 / ボンディング材 / 希土類元素 / 大気圧低温プラズマ |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
矯正歯科治療では、器具装着時には接着前処理を、撤去時には接着剤の削除を行うため、歯の表層(エナメル質)に損傷が起こることもあります。これを回避するために、プラズマを利用してエナメル質を傷つけることなく接着を強める研究や蛍光を発する接着剤を作ることで安全に削り取れるようにする研究を行っています。
この研究課題では、環境負荷が低い物質の利用とマイクロ波化学の応用によって、研究内容をさらに展開させていくことを目的としています。
|
| 研究実績の概要 |
矯正歯科治療に用いたマルチブラケット装置の撤去後、歯の表面(エナメル質)に残った透明または白色の接着剤を削り取る必要がある。その際、ある程度のエナメル質損傷は避けられないとされている。当該研究課題では、エナメル質損傷を低減・回避できる矯正歯科治療法の構築を目指し、削り取るときだけ「見える化」できる蛍光ボンディング材の開発に向けて、優れた蛍光特性を持つユウロピウムに着目し、1) ユウロピウム－β-ジケトン錯体[Eu(DBM)3Phen]の応用、2) 均一沈殿法で合成するユウロピウム賦活イットリア(Y2O3:Eu3+)微粒子の応用、という２つの研究ルートを実践する。また、ボンディング材の基材(ベースモノマー)には歯科用レジンで一般的なBis-GMA、UDMA、TEGDMAを用いる。
初年度では光物理特性および機械的特定に及ぼすモノマー[ウレタンジメタクリレート(UDMA)、トリエチレングリコールジメタクリレート(TEGDMA)]混合比の影響を検証し、以下の成果を得た。
ボンディング材の蛍光強度はベースモノマー混合比の影響を受けないと仮説を立て、過去に実施した実験結果の追加検証実験を4種の混合比で行い、検討を加えた。今年度の結果からは、重合体の蛍光強度はベースモノマー混合比によらずほぼ同等であったが、UDMA比率の高い試料では蛍光強度の僅かな低下が認められた。これについては、高粘度モノマーほど微細な気泡を含みやすく、重合体内での望ましくない拡散反射によって量子収率が低下するという理由に加え、各モノマー及び各重合体試料の光退色も重要な因子となる可能性があると推測した。後者による影響度が主体である場合、有機金属錯体を利用した開発に大きな障壁となることから、各モノマー及び各重合体試料の保管条件の統一ならびに光退色に関する詳細かつ系統的な検証実験の必要があると判断した。
|
| 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
第1年度においては、世界的な半導体不足の煽りで残念ながらFT-IRを購入することは叶わなかったが、①Eu(DBM)3Phenとジメタクリレートをベースモノマーとするボンディング材との相性に高い実用的可能性を見いだせている点、②ベースモノマー混合比が蛍光特性および機械的特性に及ぼす影響についての基礎的データが得られている点、③ほぼ可視光域に近い395 nm付近に励起極大波長を持つユウロピウムに有用性を見い出せた点、④bisphenol Aを骨格に持つBis-GMAを用いることなく、UDMAを主体とするモノマーブレンドで代替できる可能性を示せた点、⑤重合体試料の作製が高い品質管理を保って可能となっている点、⑥光退色の影響に関する新たな検証の必要性を見いだせた点などに鑑み、進捗状況は次年度の研究実施に向け順調な段階にあると考えられる。
蛍光ボンディング材の開発においては時間や環境による各種特性の変化に関する実験、ユウロピウム－β-ジケトン錯体[Eu(DBM)3Phen]含有ジメタクリレート重合体に対する光退色に関する実験ならびに均一沈殿法へのマイクロ波技術の応用によるユウロピウム賦活イットリア(Y2O3:Eu3+)微粒子の合成に関する実験、大気圧低温プラズマの応用においては牛歯エナメル質の表面化学結合の分析ならびに剪断試験による接着強さの評価を開始するための理論的準備が整っており、次年度の研究実施に向けて順調な進捗状況にあると考えられる。
これらのことから、研究期間全体を通して予定どおりの成果が得られる見込みであると判断している。
|
| 今後の研究の推進方策 |
まず、これまでの研究成果に基づき、UDMAとTEGDMAの混合比の変化が光学・色彩学的特性および粘度、重合度、重合体の機械的特性に及ぼす効果等に関する検証実験を光退色に関する実験と並行させて最優先で取り組む。続いて、時間や環境による各種特性の変化に関する実験を行う。このための、疑似口腔環境で長期経過させた試料の蛍光特性、透明度、接着強さ等の実験の構想については概ね具体化できているが、適宜修正を加えながら実験の実施計画を策定していく。これらの進捗次第で、牛歯エナメル質への接着強さに関する実験を実施する予定である。なお、蛍光体にはこれまでどおりEu錯体[Eu(DBM)3Phen]およびY2O3:Eu3+微粒子の両方を用いることとし、両研究ルートを並行して進める予定である。
窒素ガス大気圧低温プラズマによる表面改質については、XPSによる牛歯エナメル質試料表面の化学結合状態の解析ならびに接着強さに関する剪断試験、引張試験を行う。また、エナメル質表面の疎水化処理に関しては、これまで八フッ化プロパン(C3F8)ガス大気圧低温プラズマの利用を考えてきたが、CO2の8,000倍近いとされる地球温暖化係数(GWP)を看過することはできないため、CO2よりもGWPが低く、かつ、大気中での反応性や毒性も低い六フッ化プロペン(C3F6)をフッ素ラジカルの代替供給源として着目し、ラジカル生成効率および危険性の両面から評価を開始する予定である。これは、ブラケット接着後に周囲エナメル質を疎水化することで細菌叢吸着の抑制、耐酸性の向上を試みる実験として位置付けられる。
当該研究課題の研究期間全体を通して得られる成果を、その先の展開領域へとつなげる戦略的検討を行っていく予定である。
|
