| 研究課題/領域番号 |
19K10418
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
真柳 弦 東北大学, 歯学研究科, 助教 (10451600)
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| 研究分担者 |
柳田 保子 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (10282849)
鷲尾 純平 東北大学, 歯学研究科, 講師 (20400260)
高橋 信博 東北大学, 歯学研究科, 教授 (60183852)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 根面う蝕 / 脱灰 / タンパク質分解 / 細菌 / 唾液 |
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| 研究実績の概要 |
超高齢社会の日本において、高齢者の口腔内で増加している根面う蝕の発症過程を検討するためには、pHに加えカルシウムなど複数のイオン濃度を同時かつ連続的に測定できる装置の実現が必要である。
今年度は複数種のイオンを計測できるSolid Contact Ion Selective Electrode (SC-ISE)センサデバイスの作製について検討するとともに、口腔内に近い環境での性能評価を行った。唾液に含まれるCa2+、Mg2+、K+、Na+イオンの各々に感応するイオノフォアを含むイオン選択膜（ISM）を作製し、真空蒸着法、ラミネート加工法とドロップキャスティング法を用いてSC-ISEとした。成人唾液を模した溶液を作製し、センサの動作範囲、電位安定性、繰り返し特性、感度と夾雑イオンの影響を評価した。Ca2+イオンの測定濃度範囲は、成人唾液のCa2+イオン濃度範囲を含む1.0～4.0 mMとした。作製したCa2+ SC-ISEのネルンスト応答Sは24.8 mV/decade の感度を有し、ネルンストの式から求まる理論値（29.6 mV/decade）と近い値を得た。また、ISM内のイオノフォアを変更し、Mg2+、K+、Na+イオンを検出するSC-ISEを作製した。これらの電極を用いて複数種のイオン濃度を計測し、各イオンに対する選択性を評価して、夾雑イオンの影響について検討した。さらに、イオン-電子交換体として用いる導電性ポリマーをPEDOT(PSS)からPEDOT-C12へ変更することにより、電位測定が安定化することを見出した。
また、タンパク質分解酵素に特異的な蛍光試薬と蛍光実体顕微鏡を用いて、pH4.0の乳酸溶液で48時間脱灰した歯根面からのタンパク質分解酵素の検出を試みた。その結果、脱灰した歯根面から蛍光が観察され、脱灰面にタンパク質分解酵素活性が存在することが示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
今年度予定していたマルチイオンデバイスを用いた無機質脱灰評価法の構築について、複数種のイオンを計測できるSolid Contact Ion Selective Electrode (SC-ISE)センサデバイスの作製および口腔内に近い環境での性能評価を行うことができた。しかし、マルチイオンデバイスを用いてバイオフィルム内の細菌の糖代謝・酸産生中のpHおよび歯質表面から人工バイオフィルム内に溶出するカルシウムを連続的にモニタリングすることにより、脱灰が生じるpHおよびその持続時間などを検討するまでには至らなかったため、この区分とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
ウシの歯質（歯冠エナメル質および歯根象牙質）表面に、う蝕関連細菌として代表的なミュータンス連鎖球菌（Streptococcus mutans NCTC 10449）および根面う蝕との関連性が示唆されているActinomyces（Actinomyces naeslundii ATCC12104、Actinomyces oris WVU627）などにより、人工的にバイオフィルムを形成する。バイオフィルム内の細菌の糖代謝・酸産生中のpHおよび歯質表面から人工バイオフィルム内に溶出するカルシウムをマルチイオン測定デバイスにより連続的にモニタリングすることにより、脱灰が生じるpHおよびその持続時間などを明らかにし、歯冠エナメル質と比較した根面象牙質における詳細なう蝕発症メカニズムの解明を行う。さらに前述の方法にて脱灰させた根面のMMP、システインカテプシンなどのタンパク分解酵素活性を継時的に測定する。すなわち、脱灰後の根面や脱灰液を試料とし、蛍光タンパク分解酵素測定法、ザイモグラム、蛍光免疫染色法などを用いて、酸により脱灰させた根面のタンパク分解活性を評価する予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
（理由）次年度使用額は、う蝕の無機質脱灰評価法の構築およびタンパク質分解過程の評価が当初の計画通りに進まなかったため、使用する予定であった細菌培養用培地類やプラスチック器具、ヒドロキシプロリン定量試薬などの物品費（消耗品）が少なくすんだために生じたものである。
（使用計画）令和3年度請求額とあわせて、う蝕の無機質脱灰評価法の構築およびタンパク質分解能の検討に必要な経費として使用する予定である。
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