チタン合金のナノ構造制御によるインプラント周囲骨形成能の向上

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24592942
• 研究機関: 大阪歯科大学
• 研究代表者: 楠本 哲次 大阪歯科大学, 歯学部, 講師 (70186394)
• 研究分担者: 武田 昭二 大阪歯科大学, 歯学部, 名誉教授 (20067185) ; 田口 洋一郎 大阪歯科大学, 歯学部, 准教授 (60434792) ; 小正 聡 大阪歯科大学, 歯学部, 助教 (70632066)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: TNS / チタン合金 / インプラント

研究実績の概要

われわれは室温での濃アルカリ水溶液中下で純チタン金属表面上にナノシート構造（TNS）が析出し，細胞の骨分化誘導能に影響することを報告した．今回のような表面制御がチタン合金にも応用できれば，どのインプラント材料においてもオッセオインテグレーション期間を短縮することが可能となる．そこで，本研究ではインプラント材料として使用される代表的なチタン合金の一つであるTi-6Al-4V表面上にTNSを形成し，骨髄細胞の硬組織分化誘導能について比較・検討を行った．実験群としてナノシートを析出させた市販のTi-6Al-4V合金を使用し，対照群として＃2000まで研磨した同材料を使用した．SEM，SPMの観察では対照群で平坦な像が観察されるのに対し，実験群においてナノメーターレベルのネットワーク構造が形成された．XPSの観察では深い酸化膜の層が形成されているのに加え，表層からはバナジウムの析出が見られなかった．濡れ性は実験群で低い接触角を示し，細胞接着数の比較では，全ての計測時間で実験群は対照群と比較して有意に高い値を示した．実験群においてウシ血清アルブミンの吸着量が有意に高い値を示し，すべての計測時間でALP活性，オステオカルシン産生量，カルシウム析出量，Runx2 mRNAの発現が有意に高い値を示した．以上の結果により，チタン合金においても，純チタン金属と同様に，ナノレベルでの表面改質が骨髄細胞の硬組織への分化誘導の向上に有用であるという可能性が示唆された．

研究成果

• [雑誌論文] Effect of Nanosheet Surface Structure of Titanium Alloys on Cell Differenciation (2014)
  • 著者名/発表者名: Komasa S, Kusumoto T, Taguchi Y, Nishizaki H, Sekino T, Umeda M, Okazaki J
  • 雑誌名: Journal of Nanomaterials 巻: 2014 ページ: -
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1155:642527
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Osteogenesis related gene expression on titanium surfaces with nano-network structures formed by treatment with alkali solutions (2014)
  • 著者名/発表者名: Komasa S, Xing H, Taguchi Y, Kayama T, Fujio M, Miyake A, Shimamura S, Kusumoto T, Nishizaki H, Okazaki J
  • 雑誌名: Journal of Osaka Dental University 巻: 48(2) ページ: 133-139
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Effect of Nanosheet Surface Structure of Titanium Alloys on Cell Differentiation (2015)
  • 著者名/発表者名: Kusumoto T, Komasa S, Taguchi Y, Umeda M, Okazaki J, Tanaka M
  • 学会等名: 93rd General session & Exhibition of the International Association for Dental Research
  • 発表場所: Boston, MASS., USA
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] Effect of Titanium Surfaces With Various Alkali Concentration on Osteogenic Differentiation (2015)
  • 著者名/発表者名: Komasa S, Taguchi Y, Xing H, Kusumoto T, Fujio M, Terada C, Nishizaki H, Okazaki J
  • 学会等名: 93rd General session & Exhibition of the International Association for Dental Research
  • 発表場所: Boston, MASS., USA
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] TNS析出チタン合金表面上におけるラット骨髄細胞の生体適合性について (2014)
  • 著者名/発表者名: 楠本哲次, 小正 聡, 田口洋一郎, 堤 義文, 田中昌博
  • 学会等名: 第44回日本口腔インプラント学会学術大会
  • 発表場所: 東京国際フォーラム（東京都千代田区）
  • 年月日: 2014-09-13 – 2014-09-14
• [学会発表] チタン合金表面に析出されたナノ構造への加熱処理がラットの骨髄細胞の硬組織分化誘導脳に与える影響について (2014)
  • 著者名/発表者名: 小正 聡, 蘇 英敏, 田口洋一郎, 楠本哲次, 関野 徹, 西崎 宏, 田中昌博, 岡崎定司
  • 学会等名: 平成26年度公益社団法人 日本補綴歯科学会 中国・四国、関西支部合同学術大会
  • 発表場所: 倉敷市芸会館（岡山県倉敷市）
  • 年月日: 2014-09-06 – 2014-09-07