Development of intelligent carbon nanomaterials for innovative biomaterials for oral region

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03839
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 57050:Prosthodontics-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: YOKOYAMA ATSURO 北海道大学, 歯学研究院, 教授 (20210627)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 赤坂 司 北海道大学, 歯学研究院, 准教授 (00360917) ; 山本 悟 北海道大学, 歯学研究院, 助教 (10344524) ; 平田 恵理 北海道大学, 歯学研究院, 助教 (10722019) ; 高野 勇太 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (60580115) ; 湯田坂 雅子 名城大学, 理工学研究科, 特任教授 (70159226) ; 岡崎 俊也 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 副研究センター長 (90314054)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: カーボンナノ物質 / インプラント / インテリジェント化 / カーボンナノホーン / 単層カーボンナノチューブ / 骨再生誘導法 / 骨形成 / 薬剤担持

Outline of Final Research Achievements

In this study, application of carbon nanomaterials (CNMs) for drug carrier and controlling release of drug, surface modification of Ti with CNMs, and production of CNMs based membrane were done to develop the intelligent carbon nanomaterials (i-CNMs) with high function capable of controlling its expression. Antibiotics was loaded to CNMs. It was able to control the expression of its function by photoirradiation. Also, acceleration of bone formation was observed around Ti by surface modification of Ti with CNMs. CNMs based membrane showed excellent shielding property and maintaining the space for GBR membrane. These results suggested the invention of i-CNMs and its possibility of application for biomaterials.

Free Research Field

歯科補綴学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の学術的意義は、カーボンナノマテリアル(CNMs)の物理・化学的性質に加えて生物学的特性を利用し、薬剤や成長因子をCNMsに担持するとともに、その効果発現を制御しうる革新的なCNMsを利用した生体材料（コンビネーションプロダクツ）を創製したことである。社会的意義としては、喫緊の課題であるインプラント周囲炎に対する新たな治療法の可能性とともに、骨代謝活性が低下した有病者や高齢者に対する骨形成の新たなストラテジーを示し、咀嚼機能を含めた口腔機能回復の可能性を示したことである。