2021 Fiscal Year Final Research Report

Creation of optically-functional titanium surface with compatibility of bone forming ability and antibacterial activity and its application to implants

Research Project

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Project/Area Number	18H01718
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 26030:Composite materials and interfaces-related
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	Narushima Takayuki 東北大学, 工学研究科, 教授 (20198394)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	佐原亮二国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, グループリーダー (30323075) 小笠原康悦東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (30323603) 上田恭介東北大学, 工学研究科, 准教授 (40507901) 金高弘恭東北大学, 歯学研究科, 教授 (50292222)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2022-03-31
Keywords	生体材料 / チタン / 抗菌性 / 光機能 / 骨形成能 / 酸化チタン / 表面処理 / 酸化
Outline of Final Research Achievements	We succeeded in fabricating a Ti surface with both osteogenic and antibacterial properties for application to dental implants. The Au-containing TiO2 layers prepared on the Ti surface by an original process based on Au-sputtering and thermal oxidation showed antibacterial activity against E. coli under visible-light irradiation. The photofunction of the Au-containing TiO2 layers obtained in this study is considered to be an achievement to realize the “self-maintenance function” in which the implant itself plays a role in “healing” by reattaching to bone tissue and also enables “prevention” by patients themselves. These results, together with the excellent adhesion between the TiO2 layers and the Ti substrates, are expected to be applied not only to dental implants but also to the prevention of contact infection of the new coronavirus (SARS-CoV-2).
Free Research Field	材料工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	学術的意義：可視光照射により抗菌活性値1以上を示し、かつ優れた密着力を有するTiO2膜をインプラント用チタン表面に作製するプロセスを構築した。光照射がない場合にはTiO2の優れた骨形成能が保持されることも示され、骨形成能・抗菌能・密着力を共立させたチタン表面の設計のための学術的基盤を構築することができた。社会的意義：歯科において14%という高確率で発症するインプラント周囲炎に対して、「セルフメインテナンス機能」具現化への成果と考えられる。これらは輸入品が90%を占める歯科インプラント市場における日本発の技術となり得るものである。