| 研究分担者 |
高師 則行 北海道大学, 歯学部附属病院, 助手 (40312376)
戸塚 靖則 北海道大学, 大学院・歯学研究科, 教授 (00109456)
宇尾 基弘 北海道大学, 大学院・歯学研究科, 助教授 (20242042)
赤坂 司 北海道大学, 大学院・歯学研究科, 助手 (00360917)
横山 敦郎 北海道大学, 大学院・歯学研究科, 助手 (20210627)
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| 研究概要 |
[目的]粉液法が多用される歯科材料や摺動部で摩耗粉が発生するインプラント等、微粒子の生体への影響は重要であり、為害性に及ぼすサイズ依存性をin vitro, in vivo試験で調べた。
[方法]粒度分布粒子群から、粒度分布測定装置と比表面積測定装置でモニターしながら、沈降法により0.5,3,10μmを、限外濾過法により300nm以下の単分散粒子を抽出し、材料間でも同一に揃えた。
[サイズ依存性]ヒト好中球、歯根膜細胞、ラットマクロファージを用いた細胞機能性試験では、Ti, Fe, Ni(各500nm;3,10,50,150μm),TiO_2(30,60,300,500nm;2μm),ポリ乳酸(1,13μm)の微粒子径が小さくなるほど細胞生存率が低下し、LDH、活性酸素,サイトカインTNF-α, IL-1β, IL-8,M-CSFの放出は増加した。特に細胞より小さな10μm以下では貪食を誘発し著しく増大した。その刺激性は細胞内毒素に比べると1/100〜1/1000程度オーダーが低い。カーボンナノチューブ(CNT:30,200nm;1,2μm)、ナノファイバー(CNF:2μm)では同様に刺激性を示すが、10μmから10nm領域にかけ、サイズが減少するほど諸指標が減少する逆相関を示した。
[結論]動物埋入試験でも約100μm以上のTi粒子は生体親和性を示すが、50μm以下では炎症性反応を惹起し、10μm以下になると貪食を誘発し、長期間強い炎症を引き起こす。マクロサイズの生体適合性には通常、溶解イオンとして発現する材質依存的な化学的効果が支配的であるが、μm〜nmになるとbioactive, bioinert材料でも、微粒子と細胞・組織の相対的なサイズ関係に由来する、材質非依存的な物理的サイズ効果が顕在化する。
[ナノトキシコロジー]最近、欧米からアスベストと同様な毒性の可能性が指摘されたCNTに関し、微粒子に基づく刺激性は示すものの特異的な毒性は観察されず、基本的にはbioinert材料と判定される。
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