JP2019076490A - 体内骨埋込金属材料上骨芽細胞定着処理装置。 - Google Patents
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Abstract
Description
上記特許文献2では、酸化チタンのインプラントに、約170nmから約270nmの波長を含む紫外線を施術の事前に照射することのみによるインプラント(体内骨埋込金属材料)表面の改質に基づく骨芽細胞の増殖の促進を狙ったものであったが、人体に装着した状態で紫外線照射することまでは考慮されていなかった。
本発明においては、インプラントを埋込後の人体においても無害な過酸化水素をインプラント埋込部分に供給するとともにここに散乱および集光によるUV照射を行い、体内骨埋込金属材料表面において、ヒドロキシルラジカルを発生させて効率的にインプラント部材表面を処理し、骨芽細胞定着及び増殖を良好にする体内骨埋込金属材料上骨芽細胞定着処理装置を提供することを目的とする。
<実施形態1>
<実施形態1 独立型 概要>
<実施形態1 独立型 具体的構成>
<実施形態1 独立型 吐出口>
これにより、体内骨埋込金属材料(インプラント)に対する骨芽細胞の定着並びに増殖を良好にすることができる。
<実施形態1 独立型 吐出口関連要素>
<実施形態1 独立型 吐出口関連要素 ノズル先端部分に至るノズル部分>
<実施形態1 独立型 吐出口関連要素 過酸化水素水送出部分 タンク>
<実施形態1 独立型 吐出口関連要素 過酸化水素水送出部分 電磁弁>
<実施形態1 独立型 吐出口関連要素 過酸化水素水送出部分 ポンプ>
<実施形態1 独立型 吐出口関連要素 過酸化水素水送出部分 電源>
<実施形態1 独立型 吐出口関連要素 過酸化水素水送出部分 制御部>
<実施形態1 独立型 吐出口関連要素 過酸化水素水送出部分 その他>
この噴射装置0200の吐出口0206からの過酸化水素水の吐出と同時に、紫外線等照射装置のペン状本体の先端に設けた照射口から紫外線、近紫外線、青色可視光線のいずれか一以上の光線を照射すると、効率的にヒドロキシラジカルが発生するので、インプラント周囲の骨芽細胞の定着及び増殖が良好となることが分かった。
っている。
<実施形態1 独立型 照射口>
<実施形態1 独立型 照射口関連要素>
<実施形態1 独立型 照射口関連要素 チップ先端部分に至るチップ部分>
<実施形態1 独立型 照射口関連要素 紫外線等レーザー光源>
<実施形態1 独立型 照射口関連要素 紫外線等レーザー導光路>
<実施形態1 独立型 照射口関連要素 紫外線等電源>
<実施形態1 独立型 照射口関連要素 制御部>
バッテリーに交換することができる。これにより、歯科医師は患者に対する施術を継続して行うことができる。ここで、紫外線等照射装置0400はコードレスタイプの装置を示したが、再充電可能なバッテリーを持たず、装置から引き出された電源ケーブルを介して直接電源供給するタイプのものでもよい。また、バッテリーと電源供給を両方使用できるものでもよい。
<実施形態1 独立型 照射口関連要素 先端部レンズ1>
<実施形態1 独立型 照射口関連要素 先端部レンズ2>
<実施形態1 一体型 概要>
<実施形態1 一体型 具体的構成>
<実施形態1 一体型 照射吐出口>
これにより、体内骨埋込金属材料(インプラント)に対する骨芽細胞の定着並びに増殖を良好にすることができる。ここで、インプラント材料としては、チタン、コバルトクロム合金、チタン合金などの金属のほか、アルミナ、セラミック、ジルコニア、アパタイトなどが用いられる。
<実施形態1 一体型 照射吐出口関連要素>
<実施形態1 一体型 照射吐出口関連要素 チップ先端部分に至るチップ部分>
<実施形態1 一体型 照射吐出口関連要素 チップに至るまでの部分>
<実施形態1 一体型 制御部>
まず、患者のインプラントとインプラントが埋め込まれた顎骨との間隙(歯肉との間隙)に過酸化水素水を吐出する過酸化水素水の吐出ステップを実行する(ステップ1001)。
この過酸化水素水の吐出をしながら、紫外線、近紫外線、青色可視光線(紫外線等)のいずれか一以上の散乱光を紫外線等照射口から照射する紫外線等の照射ステップを実行する(ステップ1002)。
<実施形態1 他の具体的システム構成>
<実施形態1 骨芽細胞の定着・増殖に与える影響>
<実験方法と実験結果>
<チタン試料>
<過酸化水素光分解法によるチタン試料の表面処理>
<実験1>
<表面化学物質の分析>
<試料表面の濡れ性の評価>
<統計解析>
<実験2>
<細胞増殖試験>
<細胞増殖試験結果>
<実験3>
<細菌性バイオフィルムによるチタン試料表面の汚染>
<バイオフィルムで汚染されたチタン試料の処理>
<実験4>
<バイオフィルム汚染チタン試料の表面化学物質の分析>
図15により、ラジカル処理が細菌汚染したチタン表面に及ぼす影響について説明する。
図15はバイオフィルム汚染チタン試料の表面化学物質の分析結果を示す。
<バイオフィルム汚染チタン試料の表面化学物質の分析実験結果>
<バイオフィルムで汚染されたチタン試料表面での細胞増殖>
ニュートラルレッド法では、New-Tiおよび超音波スケーリング後にH(-)L(-), H(+)L(-), H(-)L(+), H(+)L(+)で5分間処理を行ったBiofilm-Tiを供試した。分析は、上記の「5.細胞増殖試験」と同じ条件で行った。
共焦点レーザー顕微鏡観察ではNew-Tiおよび超音波スケーリング後にH(-)L(-)あるいはH(+)L(+)で5分間処理を行ったBiofilm-Tiを供試した。3時間あるいは3日間の培養期間後、チタン試料上の細胞を4%パラホルムアルデヒドで固定し、蛍光染色を行った。細胞形態の画像解析では、3時間培養した細胞の細胞核とアクチンフィラメントをそれぞれ300 nM DAPI(Thermo Fisher Scientific)と165 nM rhodamine phalloidin(Thermo Fisher Scientific)で染色した。また、細胞数の定量分析のために、3日間培養した細胞の細胞核を10 μM SYTO9(Thermo Fisher Scientific)で染色した。本実験においては、DAPIはチタン試料表面残留するバイオフィルム由来の物質も染色してバックグラウンドのノイズのレベルを増加させたため、細胞数の定量分析ではSYTO9を用いた。染色した細胞を共焦点レーザー顕微鏡(TCS-SPE、Leica Microsystems)を用いて観察し、スタック画像の取得を行った。得られた画像を画像解析ソフトImage J(National Institute of Health)で解析し、細胞の面積、フェレ径、周囲長さ(細胞形態の画像解析)および細胞数(細胞数の定量分析)を算出した。細胞数の分析および細胞形態の画像解析ではそれぞれ各群15枚および9枚の画像を取得した。
<バイオフィルムで汚染されたチタン試料表面での細胞増殖実験結果>
細菌汚染チタン表面では、細胞が伸展していないが、ラジカル処理をした表面では細胞の伸展を認めた。図16(C)は細菌汚染チタン表面における骨芽細胞の細胞数の培養3日後の染色結果を示す。図16(D)は細菌汚染チタン表面の細胞の細胞数の定量結果を示す。細菌汚染によりチタン表面での骨芽細胞数が減少するが、ラジカル処理表面では、新製チタン表面と同等の細胞増殖が認められた。
<実験5>
<ヒドロキシルラジカル生成の分析実験>
実験は、150 μLの過酸化水素(H(+)の条件)あるいは純水(H(-)の条件)と150 μLの5,5-dimethyl-1-pyrroline N-oxide(DMPO; Labotec, Tokyo, Japan)を48-well細胞培養用プレートのウェル中で混和した。過酸化水素とDMPOの最終濃度はそれぞれ3%と300 mMとした。調製した溶液中にチタンディスクを浸漬し、波長365 nmのLED(放射照度:1000 mW/cm2)を15秒間照射(L(+)の条件)あるいは遮光ボックス内で保持(L(-)の条件)した。H(-)L(-), H(+)L(-)およびH(-)L(+)の条件は、処理時間15秒に加えて5分間も行った。さらに、チタンディスク上に形成される酸化チタンの光触媒効果の影響を推定するために、H(-)L(+)の条件においては、チタンディスクを浸漬した場合としない場合のヒドロキシルラジカル生成分析も行った。XバンドESR分光計(JES-FA-100, JEOL, Tokyo, Japan)を用いてESRスペクトルの記録を行った。得られたスペクトルからDMPO-OH(DMPOにトラップされたヒドロキシルラジカル)の濃度を専用ソフトウェア(Digital Data Processing, JEOL)を用いて算出した。各群において3回測定を行った。
<まとめ>
<ヒドロキシルラジカル生成の分析実験結果>
<結論>
このように、インプラント表面を1〜5分間の処理で骨芽細胞の定着及び増殖を良好とする状態に回復できるという格別な作用効果を奏する。そして、分単位の短時間処理でインプラント表面を改善できることから、インプラント周囲骨芽細胞の定着及び増殖を良好とすることができる。
<実施形態2>
<過酸化水素水の限定>
<実施形態2の概要>
よって、本実施形態の紫外線又は/及び近紫外可視光線照射クリーニング用水溶液には、過酸化水素安定剤が全く含まれないことが望ましいが、含まれる場合、その濃度は当水溶液中で81ppm以下である。反応による分解産物の観点からもコストの観点からも、過酸化水素安定剤の濃度は低いほど望ましい。過酸化水素安定剤としては、フェナセチン、アセトアニリド、リン酸、のいずれか一以上を用いることが考えられる。
過酸化水素の分解を防止する観点からは、本実施形態2の紫外線又は/及び近紫外可視光線照射クリーニング用水溶液には不純物重金属が全く含まれないことが望ましい。希釈後の過酸化水素水溶液中に不純物金属が含有されているか検出限界が0.05mg/Lである装置によって検査した。その結果鉄、銅のいずれも検出されなかった。
Claims (19)
- 体内骨埋込金属材料に対する骨芽細胞の定着並びに増殖を良好にする処理装置であって、
過酸化水素水を吐出する過酸化水素水吐出口と、過酸化水素水吐出口から供給される過酸化水素水に紫外線、近紫外線、青色可視光線のいずれか一以上(以下「紫外線等」という。)を照射する紫外線等照射口と、を備えた体内骨埋込金属材料上骨芽細胞定着処理装置。 - 過酸化水素水吐出口と、紫外線等照射口とは、埋め込まれた体内埋込金属材料と骨との間に生じる隙間に挿入できるチップ形状である請求項1に記載の体内骨埋込金属材料上骨芽細胞定着処理装置。
- 紫外線等照射口は、紫外線等を光散乱させるよう構成される請求項1又は請求項2に記載の体内骨埋込金属材料上骨芽細胞定着処理装置。
- 紫外線等照射口は、紫外線等を集光させるよう構成される請求項1から請求項3のいずれか一に記載の体内骨埋込金属材料上骨芽細胞定着処理装置。
- 吐出される過酸化水素水の吐出速度は、100CC/分以下である請求項1から請求項4のいずれか一に記載の体内骨埋込金属材料上骨芽細胞定着処理装置。
- 前記照射される紫外線又は近紫外線の光量は、0.1ミリワット以上である請求項1から請求項5のいずれか一に記載の体内骨埋込金属材料上骨芽細胞定着処理装置。
- 前記過酸化水素の濃度が1w/v%以上7w/v%以下で、
過酸化水素安定剤の濃度が当水溶液中で81ppm(mg/L )以下である
請求項1から請求項6のいずれか一に記載の体内骨埋込金属材料上骨芽細胞定着処理装置。 - 前記過酸化水素の濃度が1w/v%以上7w/v%以下で、
過酸化水素安定剤の濃度が当水溶液中で0ppm(mg/L )である
請求項7に記載の体内骨埋込金属材料上骨芽細胞定着処理装置。 - 前記過酸化水素の濃度が2w/v%以上6w/v%以下である請求項7又は8に記載の体内骨埋込金属材料上骨芽細胞定着処理装置。
- 前記過酸化水素安定剤が、フェナセチン、アセトアニリドのいずれか一以上である請求項7又は9に記載の体内骨埋込金属材料上骨芽細胞定着処理装置。
- 不純物重金属含有量が過酸化水素に対して0.001w/v%以下しか含まれない請求項7から10のいずれか一に記載の体内骨埋込金属材料上骨芽細胞定着処理装置。
- 体内骨埋込金属材料に過酸化水素水を供給し、同時に紫外線、近紫外線、青色可視光線のいずれか一以上(以下「紫外線等」という。)を照射する体内骨埋込金属材料上骨芽細胞定着処理方法
- 噴射装置から吐出される過酸化水素水の吐出速度は、100CC/分以下である請求項12に記載の体内骨埋込金属材料上骨芽細胞定着処理方法。
- 紫外線等照射装置から照射される紫外線又は近紫外線の光量は、0.1ミリワット以上である請求項12又は13に記載の体内骨埋込金属材料上骨芽細胞定着処理方法。
- 前記過酸化水素の濃度が1w/v%以上7w/v%以下で、
過酸化水素安定剤の濃度が当水溶液中で81ppm(mg/L )以下である
請求項12から14のいずれか一に記載の体内骨埋込金属材料上骨芽細胞定着処理方法。 - 前記過酸化水素の濃度が1w/v%以上7w/v%以下で、
過酸化水素安定剤の濃度が当水溶液中で0ppm(mg/L )である
請求項15に記載の体内骨埋込金属材料上骨芽細胞定着処理方法。 - 前記過酸化水素の濃度が2w/v%以上6w/v%以下である請求項15又は16に記載の体内骨埋込金属材料上骨芽細胞定着処理方法。
- 前記過酸化水素安定剤が、フェナセチン、アセトアニリドのいずれか一以上である請求項15又は請求項17に記載の体内骨埋込金属材料上骨芽細胞定着処理方法。
- 不純物重金属含有量が過酸化水素に対して0.001w/v%以下しか含まれない請求項15から18のいずれか一に記載の体内骨埋込金属材料上骨芽細胞定着処理方法。
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