| 研究課題/領域番号 |
16K11633
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| 研究機関 | 昭和大学 |
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研究代表者 |
片岡 有 昭和大学, 歯学部, 講師 (90527300)
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| 研究分担者 |
柴田 陽 昭和大学, 歯学部, 講師 (30327936)
宮崎 隆 昭和大学, 歯学部, 教授 (40175617)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | チタン / 表面改質 / ナノインデンテーション |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、チタンインプラント最表層での生体反応を明らかにし、超高齢社会に適した骨質改善を視野に入れたインプラント治療を可能にすることである。インプラント治療の成功は、オッセオインテグレーションの獲得と維持であり、チタン最表層での生体反応向上による早期の石灰化をめざし様々な表面処理技術が応用されている。石灰化組織はコラーゲンとアパタイト結晶のナノコンポジット組織であり、器質小胞性石灰化モデルで示される。しかし、チタン最表層での石灰化メカニズムはすべて明らかにされていない。本研究課題の目的は、微小領域の骨組織を超微小領域の分析が可能であるナノインデンテーション、顕微ラマン分光分析、および顕微エックス線回折などの最先端分析法を用いることで、チタン最表層超微小領域の石灰化メカニズムの解明に挑戦することであった。
平成28年度は、チタン最表層超微小領域での石灰化組織結晶の異方性決定メカニズムの解明（in vitro）を目的に各種表面処理を行ったJIS２種チタン板を実験に供し、ワイヤ放電加工表面を施したEDSurface とコントロールとして機械加工表面を用い、分化誘導培地を用い間葉系骨髄細胞の培養をし、通法の細胞形状、遺伝子解析を行った。さらに石灰化組織顕微ラマン分光分析およびナノインデンテーションを用い、骨質の評価を総合的に行った。その結果、ワイヤ放電表面での骨質は優位に優れている結果となった。
平成29年度および平成30年度は、生体内の骨形成メカニズムとチタン表面での骨形成メカニズムを比較検討するために、骨移植材情周囲の骨のナノインデンテーションおよび骨移植材自体の物性を評価した。本来、X線回折で結晶の異方性についても考察する予定であったがその部分については今後の課題となった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
チタン最表層超微小領域での石灰化組織結晶の異方性決定メカニズムの解明（in vitro）を明らかにすることを平成28年度および平成29年度の計画としていた。それぞれ、表面改質を行ったワイヤ放電表面での骨質は優位に優れている結果となった。それは、ワイヤ放電加工表面の酸化膜がアナターゼ結晶であり、光触媒作用があることが示唆された。また、生体内の骨形成メカニズムとチタン表面での骨形成メカニズムを比較検討するために、骨移植材情周囲の骨のナノインデンテーションおよび骨移植材自体の物性を評価した結果、市販の骨移植材の物性および形態学的特徴は様々であるのに対し、形成される骨組織の微小領域における物性には差がないことが明らかとなった。当初の目的ではX線回折を行い、結晶の配列や異方性についての考察も加える予定であったが、X線回折での表面改質されたチタン表面の分析で、石灰化組織の結晶配列を詳細に分析することが大変困難であった。それは、表層にできる骨組織が大変薄い組織であること、そもそもチタン表面が微小凹凸であることが原因であると考えられる。引き続き分析方法の工夫が必要であると思われる。また、平成30年度は研究遂行にあたり他の業務も重なり予定していた研究時間がなかったこともあり、研究期間を延長した。
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| 今後の研究の推進方策 |
骨移植材表層にできる容量のある骨組織はX線回折による分析が可能であると考えられ、チタン表層にリン酸カルシウムのコーティングが可能であるので、実験系に取り入れれば、当初の骨形成メカニズムの解明の考察が可能であると考えている。次年度の平成31年度は、今までの研究結果に生体内骨組織の分析も含めて検討していくことで骨形成メカニズムを明らかにする予定である。さらに平成28年度から行ってきた研究の再現性の確認をする必要を共同研究者からも指摘されており遂行する予定である。また、研究推進に必要な時間の確保を最優先し、研究分担者と協力してまとめていく予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
十分な研究時間の確保ができなかったこと、さらに研究において新たなステージに移行しなかったことが理由として考えられる。今年度は最終年度であり、論文投稿までを考えると早急に研究を遂行する必要がある。
具体的には今まで行ってきた研究結果の再現性を確認するために、試薬等を新たに検討し、試料を製作する。さらに外部委託による分析も含め結果の正確性を確認する。動物実験は当初から計画していた事であり、前述した再現性の確認と同時に行う予定である。
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