歯科用傾斜機能材料の実用化研究

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05557087
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 亘理 文夫 北海道大学, 歯学部, 教授 (70158682)
• 研究分担者: 西本 武雄 神戸製鋼所(株)技術部第二技術室, 次長 ; 大川 昭治 北海道大学, 歯学部, 助手 (40001945) ; 近藤 清一郎 北海道大学, 歯学部, 助教授 (80018431)
• キーワード: 傾斜機能材料 / インプラント / 原子間力顕微鏡 / チタン / アパタイト / 生体親和性 / 動物実験 / その場観察

研究概要

平成5年度は材料の選択、傾斜機能材料の試作、作製方法の確立、ミクロ分析・強度試験による物理的特性の測定を行ったが、平成6年度は歯科用インプラント(人工歯根)としての臨床応用を行う上でまず問題になる生体為害性、骨親和性評価のために動物実験を行った。また傾斜機能人工歯根や天然歯の各種環境下での挙動を観察するために原子間力顕微鏡観察を適用し、特に歯質のエッチング過程の基礎的知見を得ることができた。
(1).ミニチュア傾斜機能材料の作製 ラットに埋入できる試料の大きさは限られており、平成5年度に作製した人間用インプラント試験片(6.1φ×15mm)は大きすぎるので微小試験片(20×10mm)を新たに作製した。より大型の試験片作製時に用いたアシリコーンゴム型や肉厚0.75mmのナルゲンバイプではCIP後、減圧時に生ずる弾性回復による引張力のため、大気圧に降圧したときに成型体が小片に分割破壊することが避けられなかった。肉厚0.3mmの薄肉ポリマーパイプを用いることにより一体の成型体として取り出すことが可能になった。
(2).動物実験 4週間、ラット大腿骨の骨髄腔内に埋入した試験片周囲の組織にはTi100%材,Ti/20HAP,Ti/30HAP傾斜材のいずれも炎症反応は認められず、生体親和性を有すると考えられた。Ti100%材では表面に線維性結合組織を介して新生骨が形成されているのに対し、Ti/20HAP,Ti/30HAPの傾斜材では新生骨が直接材料表面に接してる領域が多く、Ti100%材よりも骨親和性にすぐれていると認められた。また新生骨が直接材料表面と接する傾斜の比率はTi/20HAPよりもTi/30HAP材のほうが大きかった。
(3).原子間力顕微鏡(AFM)による歯質・アパタイトの酸処理液中観察
溶液中観察が可能なAFMの特徴を応用し、接着性改善のために歯科臨床で行われる歯質のエッチングプロセスを酸処理溶液中で連続的に観察した。ヒトエメナル質、象牙質の同一試料・視野について大気中、水中、処理液(10%ポリアクリル酸、10%クエン酸、2%リン酸)の順に観察した。酸処理液中浸漬後、1分以内に研磨時発生した表層スミア層が除去され、エナメル小柱、象牙質が現れた。歯質の主成分であるアパタイトは引き続き反応溶解し、脱灰が進行した。脱灰作用は強い順からリン酸>クエン酸>ポリアクリル酸であった。

研究成果

• [文献書誌] Fumio WATARAI: "Functionally Gradient Dental Implant Composed of Titanium and Hydroxyapaatite" Proc.3rd Int.Symp.on Structural & Functional Gradiernt Materials. 191-193 (1994)
• [文献書誌] 下河邊宏功: "原子間力顕微鏡による大気中,水中および酸処理液中におけるヒトエメナル質および象牙質の観察" 日本歯科保存学雑誌. 37(5). 1379-1391 (1994)
• [文献書誌] 亘理文夫: "歯科材料の表面処理と新顕微鏡観察" 表面技術協会第90回講演大会講演要旨集. 241-244 (1994)
• [文献書誌] 亘理文夫: "歯科材料の原子間力顕微鏡観察" 平成5年度冬季日本鉄鋼協会・日本金属学会両北海道支部合同講演会概要集. 9 (1994)
• [文献書誌] 亘理文夫: "歯科への超高圧の応用と顕微鏡観察分析" 北海道歯学雑誌. 15(1). 213 (1994)
• [文献書誌] 小林洋一: "原子間力顕微鏡によるエナメル質、象牙質の液中観察" 日本歯科理工学会北海道・東北支部夏期セミナー講演要旨集. 2 (1994)
• [文献書誌] 小林洋一: "各種前処理剤による象牙質処理面のAFMおよびSEM観察" 日本歯科保存学雑誌. 37(秋特). 118 (1994)
• [文献書誌] 下河邊宏功: "処理液中におけるヒトエナメル質および象牙質面の原子間力顕微鏡による観察" 日本歯科保存学雑誌. 37(春特). 49 (1994)
• [文献書誌] 下河邊宏功: "原子間力顕微鏡によるヒト歯質エッチング過程のその場観察" 平成6年度夏季日本鉄鋼協会・日本金属学会両北海道支部合同講演会概要集. 12 (1994)
• [文献書誌] 大島仁知: "原子間力顕微鏡を用いた歯質の液中観察" 北海道歯学雑誌. 15(1). 217 (1994)
• [文献書誌] 大島仁知: "歯質の酸処理液中におけるエッチング過程の原子間力顕微鏡観察" 歯科材料・器械. 13(S24). 288-289 (1994)