JP2001190570A - 人工歯根 - Google Patents
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Abstract
を防止する。 【解決手段】表面が金属製の人工歯根の歯肉接触部に歯
肉組織親和性材料を含む被覆層を形成してなる人工歯
根。
Description
の人工歯根に関わる。
槽骨内に人工材料を打ち込み、その上部に人工の歯冠を
かぶせて、歯の役目をもたせようとする治療法が盛んに
行われている。この打ち込まれる人工材料が人工歯根
(デンタルインプラント)である。自分の歯や他人の歯
を移植すると、時間とともに歯根が吸収されて脱落して
しまうため、天然歯は利用できない。そのため、19世紀
の初頭から金属、セラミックス、高分子という三大素材
のすべてが人工歯根として検討された。現在、国内にお
ける永久歯の抜歯本数は年間2,500〜3,000万本といわれ
ている。今後、老齢人口が急増することを考えると、義
歯ではなく長期間にわたって生着率の高い人工歯根の開
発が急務である。
書、1994)。
ているのは、金属[純チタン(Ti)、チタン合金(Ti-6
Al-4V)]やセラミックス(アルミナ、水酸アパタイ
ト)である。これらは、上記1.および3.の条件に適
合する優れた人工歯根材料であるが、歯肉との親和性は
低いため、上記2.の条件を満たしていない。
工歯根と顎骨との接着性に関する研究は多い(上田 実
ほか:インプラント治療後の歯槽骨の経時的変化、補綴
誌、35: 556-560、1991および山森徹雄ほか:生体活性
ガラスを用いたインプラントの組織学的研究、補綴誌、
36: 669-676、1992)。これに対し、上記条件のうち
2.の歯肉との接着性についてはほとんど研究されてい
ない。この条件が不充分であるとプラークの付着により
炎症性細胞の浸潤を誘発し、歯槽骨の皿状吸収が生じる
ことが示されている。その結果、移植した人工歯根と歯
槽骨との間に緩みが生じ、やがて脱落してしまう。この
ように、歯肉との結合が不満足ならば、人工歯根は絶え
ず、外部からの感染に脅かされることになる。
工歯根と歯肉組織との接着性を向上し、歯肉接触部周辺
における細菌の感染を防止し、人工歯根の生着率を向上
させることを目的とする。
を高める歯肉組織親和性材料で人工歯根の歯肉接触部を
被覆することにより、人工歯根の移植初期の段階から歯
肉結合組織との高い接着能を有し、炎症性細胞の浸潤を
抑制することで、生着率を高めることが可能となること
を見出した。
のである。 項1. 表面が金属製の人工歯根の歯肉接触部に歯肉組
織親和性材料を含む被覆層を形成してなる人工歯根。 項2. 人工歯根表面に金属薄膜を形成してなる項1に
記載の人工歯根。 項3. 人工歯根内部の材料が純チタン(Ti)またはチ
タン合金(Ti-6Al-4V)であり、人工歯根表面材料が金
(Au)又は銀(Ag)である項2に記載の人工歯根。 項4. 歯肉組織親和性材料が細胞接着分子を構成成分
として含む項1に記載の人工歯根。 項5. 歯肉組織親和性材料をチオール化合物を介して
金属製の人工歯根の歯肉接触部に被覆固定してなる項1
に記載の人工歯根。 項6. 歯肉組織親和性材料が、細胞接着分子とチオー
ル化合物が共有結合した材料である項4に記載の人工歯
根。
肉組織親和性材料を固定できればよく、特に限定されな
いが、例えば生体埋入材料であることを考慮すると、金
(Au)や銀(Ag)を用いるのが望ましい。該表面金属は
金属薄膜として形成するのが好ましい。人工歯根の表面
金属は、チオール化合物と反応できるものが特に好まし
く、金及び銀はこれに適する。人工歯根表面上への金属
薄膜形成には、スパッタリングによる蒸着を利用した成
膜装置などを使用することができる。金属薄膜の厚み
は、特に限定されないが、例えば20〜5,000Å程
度が例示される。
形成させられるものであればよい。具体的にはチタン
(純チタン)ないしチタン合金(Ti-6Al-4V等)などの
金属が好ましい。
組織親和性材料を含む被覆層で覆われているが、歯肉組
織と接触しない、顎骨への埋入部及び歯冠を固定する部
位についても必要に応じて歯肉組織親和性材料を含む被
覆層を形成してもよい。歯肉組織親和性材料としては、
コラーゲン、ゼラチン、フィブロネクチン、ラミニンな
どのような天然材料、細胞接着活性をもつアミノ酸配列
(Arg-Gly-Asp)を有する合成ペプチドなどのような合
成材料が選択できる。特に、コラーゲンやラミニンは、
歯肉結合組織中に元来存在していることから、人工歯根
の表面改質には有効である。歯肉組織親和性材料は、直
接金属製の人工歯根上に吸着させることも可能である
が、金や銀などの金属はチオール基(-SH)と結合しやす
いので、チオール基含有化合物を介して金属製の人工歯
根に固定することが好ましい。尚、歯肉組織親和性材料
とチオール含有化合物との結合は共有結合によることが
好ましい。この目的のために、金属表面にチオール基を
有する化合物が共有結合し、安定な単分子層を形成する
反応(J. K. Whitesell and H. K. Chang: Directional
ly aligned helical peptides on surfaces, Science,
261: 73-76, 1993、およびT. Obata, et al.: Synthesi
s of molecular assemble of peptides on theelectrod
e surface using mercaptophenylalanine, Pept. Che
m., 33: 489-492, 1996)を利用することができる。す
なわち、人工歯根表面上に金属薄膜を形成させた後、金
属とチオール基との反応を利用して、チオール化合物を
共有結合させる。このチオール化合物がタンパク質と共
有結合できる反応基を有しているならば、細胞接着分子
などをさらに結合させることが可能となる。その結果、
人工歯根材料表面に、金属薄膜−チオール化合物を介す
ることで、細胞接着分子などの歯肉組織親和性材料を固
定化することが可能となる。尚、歯肉組織親和性材料に
チオール基を導入した化合物を金属表面に結合させる方
法をとってもよいが、安定な歯肉組織親和性材料を含む
被覆層を形成させるためには前者の方法が好ましい。
薄膜上で安定な単分子層を形成し、かつその末端に細胞
接着分子と共有結合させうる反応基(アミノ基、カルボ
キシル基など)を有しているものであればよく、特に限
定はされないが、具体的にはシステイン、2-アミノエ
タンチオール(システアミン)、2-メルカプトプロピ
オン酸、4-アミノチオフェノールなどが例示できる。
特に、システインは元来生体内に存在するアミノ酸であ
ることから、安全性の点からも有効である。
の表面に、細胞接着能を高める細胞接着分子を固定化す
ることによって、歯肉組織中の細胞との接着能を高め、
最終的に歯肉との封鎖性を高めることができ、歯肉接触
部周辺における細菌の感染がほとんどあるいは全くな
く、生着率の高い人工歯根が提供できる。
細胞接着強度の評価 (1)人工歯根表面への細胞接着分子の固定 純チタンの丸棒より切り出した円盤状試料(直径30mm、
厚さ2mm)を0.1μmのバフ研磨により鏡面仕上げした。
これをエタノール中で超音波洗浄した後、表面にイオン
クラスタービーム法による成膜装置((株)イオン工学
センター保有)を利用して、金を1,000Åの厚さに蒸着
した。
後、20mM濃度のシステイン塩酸塩(和光純薬社製)水溶
液に浸漬した。20℃下にて2hr放置後、蒸留水中で洗浄
した。次いで、コラーゲン(新田ゼラチン社製)13mgと
水溶性カルボジイミド(WSC、同仁社製)8.72mgを溶解
させた0.1M酢酸水溶液50ml中に浸漬し、20℃下にて24hr
撹拌反応させてコラーゲンを被覆・固定した。反応後、
試料を0.1M酢酸水溶液、次いで蒸留水中で洗浄した。 (2)細胞接着強度の評価 コラーゲンを固定した金蒸着チタンディスクを70%エタ
ノール水溶液中に一昼夜浸漬することで滅菌した後、PB
S(和光純薬社製)中で洗浄した。細胞はヒト繊維芽細
胞(クロネティックス社製)を3〜4継代したものを用
いた。3.0×105cellsの繊維芽細胞を5%ウシ胎児血清
を含むダルベッコ改変イーグル培地(ギブコ社製)3ml
に分散させ、6ウェルプレート中に設置した試料上に播
種した。37℃、5%CO2下にて所定期間培養後、以下の方
法により細胞接着強度を評価した。
浄した後、1mM濃度のEDTA(和光純薬社製)を含むPBS
で満たした300mlビーカーの壁面に設置した。スラーラ
ーディスクによって一定速度で溶液を10分間撹拌し、細
胞−材料界面に剪断力を負荷した。その後、剥離せずに
材料表面に接着して残存している細胞数をMTT法により
測定した。なお、比較例として、チタンおよび金蒸着チ
タン表面上で同様の方法にて繊維芽細胞を培養した試料
を作製し、細胞接着強度を評価した。 実験例1 細胞接着強度の評価 実施例1で得られた結果を図2に示す。試験結果は、MT
T発色後570nmの吸光度を測定し、それぞれの試料で細胞
剥離処理を行わなかった場合の吸光度を100%として、
それに対する比を細胞残存率(%)とした。図2から明
らかなように、コラーゲンを固定した金蒸着チタン表面
では、培養7日後においても高い細胞接着性を有してい
た。これに対し、比較として行ったチタンおよび金蒸着
チタン表面では、細胞剥離処理によりほとんどの細胞が
剥離してしまい、細胞接着性が低いことが分かる。 実施例2 細胞接着分子を固定した人工歯根のイヌへの
移植実験 (1)人工歯根表面への細胞接着分子の固定 人工歯根として、市販のチタン製人工歯根(IMZインプ
ラント、フリアテック社製)を用いた。このIMZインプ
ラントは、歯槽骨に打ち込まれるインプラント本体と歯
肉接触部(TIE)が分離する方式のもので、歯肉組織と
接する部分のみの表面改質を行うのに適している。この
TIEの周囲のみに実施例1の方法に準じて、金を蒸着
し、コラーゲンの固定を行った。次いで、エチレンオキ
シドガスによる滅菌を行った。 (2)イヌへの移植実験 静脈麻酔下にて、ビーグル犬8頭(体重10〜14kg)の左
右下顎臼歯2本づつを抜歯し、3ヶ月間放置し、歯槽骨
を治癒させた。次いで、静脈麻酔下にて、抜歯部の穴開
けを行い、インプラント本体を埋入した。その後、IME
と呼ばれる専用のスクリューを用いて、TIEをインプラ
ント上部に固定した。イヌ1頭につき、コラーゲンを固
定した金蒸着TIEを3個、比較例として未処理のTIEを1
個の割合で移植した。術後は軟食を与え、口腔清掃は行
わなかった。術後、2週および4週にそれぞれ4頭づ
つ、埋入サンプルを肉眼的に観察した後、犠牲死させ、
下顎骨を取り出し、10%ホルマリン中性緩衝液中で浸漬
固定した。次いで、樹脂包埋後、薄切研磨標本を作製
し、トルイジンブルー染色を施し、埋入した人工歯根と
歯肉組織との接着状態を光学顕微鏡にて観察した。 実験例2 動物実験後の人工歯根の組織学的観察 実施例2で作製した、人工歯根−歯肉組織との界面の接
着状態を観察した。埋入2週後では、未処理の人工歯根
では、歯肉組織との接合状態は不良で、歯肉上皮のdown
growthが起こっているものが多く認められた。また、
歯肉組織は肉芽組織のままで、多くの炎症性細胞の浸潤
が認められた。これに対し、コラーゲン固定した人工歯
根では、歯肉組織との接合状態はおおむね良好で、歯肉
上皮のdown growthの程度も低かった。また、炎症の度
合いも軽度で肉芽組織から結合組織への変化を示すコラ
ーゲン繊維も確認できた。埋入4週後では、未処理の人
工歯根では、依然として歯肉との接合状態は不良で、歯
槽骨に打ち込まれたインプラント本体にまで歯肉上皮の
down growthが起こっており、インプラントと歯肉組織
が剥離してしまっているものも認められた(図3参
照)。また、歯肉組織は依然として肉芽組織のままのも
のが多く、コラーゲン繊維も人工歯根面に対して平行に
走行しており、接着性が低いことを示していた。これに
対し、コラーゲン固定した人工歯根では、歯肉との接合
状態はおおむね良好であった。また、歯肉組織は結合組
織で構成されており、そのコラーゲン繊維も人工歯根面
に対して垂直に走行しているものが認められ、高い接着
性を有していることが確認できた(図4参照)。
感染を起こしやすい従来の人工歯根を示す概念図であ
る。(B)は歯肉接触部が歯肉で封鎖された本発明の人
工歯根を示す概念図である。
工歯根−歯肉結合組織との界面の接着状態をトルイジン
ブルー染色で示す図面代用写真である。
固定人工歯根−歯肉結合組織との界面の接着状態をトル
イジンブルー染色で示す図面代用写真である。
Claims (6)
- 【請求項1】表面が金属製の人工歯根の歯肉接触部に歯
肉組織親和性材料を含む被覆層を形成してなる人工歯
根。 - 【請求項2】人工歯根表面に金属薄膜を形成してなる請
求項1に記載の人工歯根。 - 【請求項3】人工歯根内部の材料が純チタン(Ti)また
はチタン合金(Ti-6Al-4V)であり、人工歯根表面材料
が金(Au)又は銀(Ag)である請求項2に記載の人工歯
根。 - 【請求項4】歯肉組織親和性材料が細胞接着分子を構成
成分として含む請求項1に記載の人工歯根。 - 【請求項5】歯肉組織親和性材料をチオール化合物を介
して金属製の人工歯根の歯肉接触部に被覆固定してなる
請求項1に記載の人工歯根。 - 【請求項6】歯肉組織親和性材料が、細胞接着分子とチ
オール化合物が共有結合した材料である請求項4に記載
の人工歯根。
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