2022 Fiscal Year Research-status Report
Development of Zirconia Dental Implant Material Gaining Titanium Ability Using Atomic Layer Deposition
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22K10046
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| Research Institution | Aichi Gakuin University |
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Principal Investigator |
林 達秀 愛知学院大学, 歯学部, 准教授 (70367621)
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2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 原子層堆積 / ジルコニア / 歯科用インプラント / 表面改質 / 細胞増殖能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ジルコニアは歯科用インプラントの材料として有望視されているが、適切な表面改質法は確立されていない。原子層堆積法（ALD）は、金属酸化物の薄膜を材料上に堆積させるナノテクノロジーである。本研究では、ジルコニアディスク(ZR）上にTiO2 (ZR-Ti）、Al2O3 (ZR-Al）、SiO2 (ZR-Si）、ZnO (ZR-Zn）それぞれの薄膜をALDを用いて成膜し、各試料上でマウス線維芽細胞（L929）およびマウス骨芽細胞（MC3T3-E1）の細胞増殖能を評価した。
ZRをCAD/CAMシステムで作製後、TiO2、Al2O3、SiO2、ZnOの薄膜を成膜し、成膜後は、それぞれの膜厚、元素分布、密着強度、および元素溶出量を測定した。各試料上におけるL929およびMC3T3-E1の細胞増殖・形態は、培養1、3、5日目（L929）および培養1、4、7日目（MC3T3-E1）に観察した。
ZR-Ti、ZR-Al、ZR-Si、Zr-Zn薄膜の厚さはそれぞれ41.97、42.36、62.50、61.11 nmで、平均密着強度はそれぞれ163.5、140.9、157.3、161.6 mNであった。Ti、Alの溶出量は検出限界値以下であったが、浸漬2週間のSiおよびZnの総溶出量はそれぞれ0.019、0.695 ppmであった。L929、MC3T3-E1ともに、ZR-Ti、ZR-Al、ZR-Siのいずれの試料上において細胞数は経時的に増加した。特に、ZR-Tiの細胞数は他の試料よりも優っていた。細胞形態は、ZR-Ti、ZR-Al、ZR-Si上では両細胞とも紡錘形、あるいは多角形を呈し、細胞骨格は培養1日目からよく発達していた。
これらの結果から、ジルコニアへのALD応用、特にTiO2の成膜は、ジルコニア製歯科用インプラントの新しい表面改質手法となる可能性があることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現在のところ、研究は概ね予定通り進んでいるが、ジルコニアの研磨方法を再考する必要性が出てきた。
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| Strategy for Future Research Activity |
in vitroにおける研究はほぼ終わり、続いてin vivoでの実験に移る予定でいたが、ジルコニアディスクの研磨方法を変えて 再度in vitroの実験を行う予定でいる。
即ち、これまではジルコニアの研磨は全て手作業で行い、その後ALDによる各種成膜を行ってきたが、鏡面研磨後に行った方がより良いと考えたためである。ジルコニアは非常に硬く、研磨が困難であるが、「ラッピング加工」という研磨法により鏡面研磨が可能である。従って、ジルコニアディスクにラッピング加工を施す予定である。
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| Causes of Carryover |
これまでの研究の流れで、本研究で使用するジルコニアディスクを鏡面研磨後、同試料上にALDにより薄膜を成膜する必要性が出てきた。これらは委託する予定であるが、その見積り額はおおよそ500,000円となり、2022年度予算残金では不足した。従って、次年度予算と合算しなければいけなくなったため次年度使用額が生じた。
現在ジルコニアディスクを準備中であり、準備でき次第依頼する予定でいる。
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