JP6397969B2 - ナノ銀粒子担持方法 - Google Patents

Description

本発明は、抗菌対象物質に、ナノ銀粒子を担持させるナノ銀粒子担持方法に関する。

従来、義歯床（歯肉）の部分になる床用レジンの材料の素材はアクリル樹脂であり、粉材と液材を規定の分量に計量して混ぜ合わせたものに熱を加えると硬化する性質を持った材料である。

近年、歯科技工用の義歯を作成するための床用レジンを熱硬化させる方法として、マイクロ波を利用していた。さらには常温で硬化するタイプや光で硬化するものもある。

また、特許文献１に開示されているように、抗菌性、防汚性、防臭性が持続する抗菌コーティング可能な銀イオン定着物の提供を目的の一つとして、マイクロ波照射によってターゲット物体にナノ銀粒子を担持させる技術が知られている。

すなわち、この技術によれば、マイクロ波照射によって、義歯に、ナノ銀粒子を離散して担持することにより、優れた抗菌効果を有し、また、咀嚼行為が連続しても、抗菌効果を持続することができるものである。

特開２０１４−２２７３４５号公報

しかしながら、従来では、ターゲット物体にナノ銀粒子を担持させる処理にマイクロ波照射を使用しているが、家庭用クッキングヒータの原理である誘導加熱（以下、ＩＨ（インダクションヒーティング）と称す）や、超音波の照射により、ナノ銀粒子を担持させる方法は未だ実施されていなかった。

すなわち、ＩＨを利用したクッキングヒータの原理は、磁力発生コイルに高周波電流を供給すると、当該コイル上に載せられている金属製の調理用鍋底にうず電流が流れ、当該鍋自体の電気抵抗でジュール熱が発生し、鍋底自身が自己発熱する。これにより、鍋の中に入れてある被加熱用食材を加熱するのである。この原理を利用しても、ナノ銀粒子が担持するのではないかと考えた。

一方、超音波を利用した洗浄原理（超音波洗浄の原理）は、周波数約２０ｋＨｚ以上、更には、２００ｋＨｚ以上の超音波作用によって真空の泡が発生した瞬間に押しつぶされたときに発生する強力な衝撃波（所謂「キャビテーション」）の効果によって汚れを破壊し洗浄するものである。この衝撃波を使用してナノ銀粒子を担持させることが可能ではないかと考えた。

加えて、レジン以外の物質に対しての担持についても確認がされていない。そこで、本発明者は、このような誘導加熱原理に基づく加熱方法及び超音波洗浄原理に基づくキャビテーション効果等を、シリコン、セラミック、アルミニウム、レジン等の抗菌対象物質に、ナノ銀粒子を離散して担持させるための一手段として利用することができるのではないかという点に着目した。

そこで、本発明は叙上のような従来存した諸事情に鑑み創出されたもので、ＩＨによる加熱、または、超音波の照射により、抗菌対象物質に、ナノ銀粒子を離散して担持することにより、優れた抗菌効果を有し、且つ、抗菌効果が持続することができるナノ銀粒子担持方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明にあっては、抗菌対象物質を浸漬した状態で誘導加熱（ＩＨ）を行うことにより、ナノ銀粒子を離散して前記抗菌対象物質に担持させることを特徴とする。

また、抗菌対象物質を浸漬した状態で超音波照射（超音波洗浄）を行うことにより、ナノ銀粒子を離散して抗菌対象物質に担持させることを特徴とする。

ここで、抗菌対象物質は、義歯、あるいは義歯床の部分になるレジンであってもよいし、更には、シリコン、セラミック、アルミニウムのいずれかである。さらに、上記の担持方法は、常温の銀水溶液中に、抗菌対象物質を浸漬した状態で行うことができる。

本発明によれば、ＩＨによる加熱、または、超音波の照射により、抗菌対象物質に、ナノ銀粒子を離散して担持することが可能となり、結果として、これらの物質に優れた抗菌効果を有し、且つ、抗菌効果を持続することができる。

担持したナノ銀粒子について、加熱時間から３０秒経過した走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察した写真である。 担持したナノ銀粒子について、加熱時間から１分経過した走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察した写真である。 担持したナノ銀粒子について、加熱時間から１分経過した走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察した写真である。 担持したナノ銀粒子について、加熱時間から５分経過した走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察した写真である。 担持したナノ銀粒子について、加熱時間から５分経過した走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察した写真である。

以下、図面を参照して本発明の実施の一形態を詳細に説明する。

本実施形態においては、ナノ銀粒子を担持させる抗菌対象物質として、例えば義歯、あるいは義歯床(歯肉)の部分になる床用レジンを採用し、これらを、例えば透磁率の比較的大きな耐熱性のデンチャーボックス内に入れ、当該抗菌対象物質を後述する約１５０ｍｌの銀水溶液で浸漬する。そして、デンチャーボックス下部より電源約１０Ｖで一定時間ＩＨを照射するか、あるいは超音波洗浄装置によって、例えば２０ｋＨｚから２００ｋＨｚ以上の超音波を照射する方法を採っている。

また、以下で説明する実施例では、超音波洗浄装置は、超音波を剪断波（横波）で発生させたもので実施している。

その結果、後述する図１〜図５に示すように、レジンの試験体をＳＥＭ（走査電顕)画像で確認したところ、義歯や床用レジン等のターゲット物体の表面に約１００ｎｍ程度のナノ銀粒子が離散して担持していることが確認できた。

このように、従来のマイクロ波ではなく、ＩＨ又は超音波でも確実にナノ銀粒子を担持することができる。こうしてターゲット物体にナノ銀粒子が担持することで、カンジダ菌に対する抗菌ができる。なお、ＩＨ又は超音波の他に、超短波や赤外線の照射によっても、ターゲット物体にナノ銀粒子を離散担持させることができ、これによってカンジダ菌に対する抗菌効果も期待できる。

ここで、「離散して担持させる」とは、従来のコーティングのように膜形成をするのではなく、粒子を分散させて担持させることを示すものである。

次に、具体的にレジンの試験片でＩＨによるナノ銀粒子担持試験を実行した結果に行いて説明する。

本試験に使用されるレジンの試験体としては、縦１ｃｍ、横１ｃｍ、厚さ１．３ｍｍのフィジオーレジンプレートを採用し、ＩＨの加熱時間は、３０秒、１分、５分、の３パターンとした。また、試験体は、デンチャーボックスの底より、１ｃｍ上部、３ｃｍ上部、の２パターンとした。

また、前記銀水溶液は、銀イオンの水溶液であって、例えば、上記した特許文献１によるマイクロ波照射の場合と同様のものを使用してもよい。すなわち、フィチン酸、ポリアクリル酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、及び、酢酸銀等を含有する安全性の高い銀水溶液５００ｍｌに、アルコール製剤５０ｍｌ〜１５０ｍｌ、望ましくは１００ｍｌを混合したものを用いてもよい。

（１）銀水溶液の準備
最初に、安全性の高い銀水溶液を、１５０ｍｌだけ準備してデンチャーボックス内に投入する。ここで、デンチャーボックスとして、例えば透磁率１．２５６７×１０のマイナス６乗のフッ素樹脂(テフロン:登録商標)製の容器を用いることで、ナノ銀粒子の付着を低減するようにしてもよい。

（２）義歯の浸漬
銀水溶液を、上記デンチャーボックス内に移した状態で、該銀水溶液に各試験体を浸漬する。この際、試験体は、デンチャーボックスの底より、１ｃｍ上部、３ｃｍ上部、の２パターンとした。

（３）ＩＨ照射による加熱
デンチャーボックスを磁力発生コイルの上に載せて当該磁力発生コイルに高周波電流（電源約１０Ｖ)を供給することにより、デンチャーボックス全体に所定の時間だけＩＨを照射する。すると、当該コイル上に載せられているデンチャーボックス内の銀水溶液及び試験体にうず電流が流れ、当該銀水溶液及び試験体自体の電気抵抗でジュール熱が発生して自己発熱する。ＩＨ照射後、デンチャーボックスから試験体を取り出し、表裏を逆にしてから銀水溶液に再び浸漬し、再度、同じ条件にてＩＨを照射する。こうして、ＩＨの照射によって、銀水溶液中のナノ銀粒子を試験体の表裏に離散的に担持させることができる。ここで、ＩＨの照射は、銀水溶液が常温状態（２０℃前後）であることを確認した上で、水溶液の上昇温度を最高でも７５℃程度に保っている為、照射の際に試験体が変形することを防ぐことができる。このように、ＩＨの照射が常温で行われるので、試験体の表面に、銀が薄膜を形成するのではなく、ナノ銀粒子となって離散的に試験体の表面に担持する。これは、図１〜図５の担持したナノ銀粒子について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察した結果からも明らかである。図１では照射時間が３０秒、図２及び図３では照射時間が１分、図４及び図５では照射時間が５分である場合の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察された試験体の表面写真である。

（４）義歯の後処理
デンチャーボックスから取り出した試験体は、流水下で軽く濯いだ後、水気をよく切る。

（５）撮影結果
ＩＨによる加熱時間が３０秒（図１）、１分（図２及び図３）、５分（図４及び図５）である３パターンの場合の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察した結果を示す。この結果によると、処理が充分ではない、３０秒の場合はナノ銀粒子が確認できなかったが、１分以上の処理後の場合は粒子径が約１００ｎｍのナノ銀粒子が点在して見られた。図１〜図５の各写真において、右下の目盛りは、１目盛りあたり１００ｎｍを示しており、１０個の目盛り全部（フルオーダー）で１．００μｍを示している。

（６）菌数測定
従来技術のマイクロ波によってナノ銀を担持した場合は、２４時間後および３ヶ月後の耐水抗菌持続性試験（ＩＳＯ２２１９６）において、２４時間後のデータでは、未処理試験片の生菌数は、１０の６乗オーダーであるのに対し、抗菌処理試験片の生菌数は「検出されず」、３ヶ月後のデータでは、未処理試験片の生菌数は、１０の７乗オーダーであるのに対し、抗菌処理試験片の生菌数は「検出されず」、その結果、抗菌効果が持続していることが確認できた。さらに、カンジダ培養試験においては、ＣＦＵ（Ｃｏｌｏｎｙ ｆｏｒｍｉｎｇ ｕｎｉｔ；コロニー形成単位）数を測定した。

表１には、本実施形態におけるカンジダ菌の経時的変化による菌数測定結果（京都微生物研究所の総合科学分析センター）を示している。抗菌対象物質として、陶器（セラミック）、レジンをナノ銀粒子の被担持材料とした場合に、カンジダ菌の菌数変化を確認したところ、上記したＩＨ又は超音波照射の各処理後（２４時間後、４８時間後、７２時間後）においては、菌数が約１０万分の一以下となった。具体的には、菌数測定の結果として、表１に示すように、超音波の照射時間が１０分と３０分との２パターンで行なった場合の陶器と、ＩＨを照射した場合のレジンに、菌数に大幅な効果があった。すなわち、初期値が１．２×１０の５乗ｃｅｌｌｓ／ｍｌであったカンジダ菌は、上記した各処理後においては、菌数が全て約１０以下であり、「検出されず」という結果になった。但し、ＩＨ又は超音波照射による各処理が行われずに、レジンを銀水溶液中に単に浸漬しただけの場合では、菌数は平均として初期値と殆ど変化が無かった。

試験方法は、抗菌力評価試験として、JISZ2801に基づいて試験を行なった。使用菌株は、カンジダ菌（Candida albicans）であり、すなわち、抗菌対象物質となる供試片の表面に500分の1普通ブイヨンで調製した菌液を滴下し、フィルムで密着させ３５℃で保存する。測定は、供試片上の菌液について生菌数を測定した。

同様に、表２には、カンジダ菌の経時的変化による菌数測定結果（京都微生物研究所の総合科学分析センター）を示している。抗菌対象物質として、シリコン、金属（アルミニウム）、陶器（タイル）をナノ銀粒子の被担持材料とした場合に、カンジダ菌の菌数変化を確認した。上記したＩＨの各処理後（２４時間後、４８時間後、７２時間後）において、シリコンは、菌数が約１万分の１、金属においては、１００分の１、陶器においては、１０万分の１以下となった。

試験方法は、同様に、抗菌力評価試験として、JISZ2801に基づいて試験を行なった。使用菌株は、カンジダ菌（Candida albicans）であり、すなわち、抗菌対象物質となる供試片の表面に500分の1普通ブイヨンで調製した菌液を滴下し、フィルムで密着させ３５℃で保存する。測定は、供試片上の菌液について生菌数を測定した。

以上から、ナノ銀粒子は、カンジダの義歯材料への付着を抑制することが確認でき、義歯、あるいは義歯床（歯肉）の部分になる床用レジン、更には、シリコン、タイル、アルミニウム等へのナノ銀粒子の適用が有効であることが示された。したがって、ＩＨ又は超音波照射であっても同様の結果が得られると推測される。さらに加えて、超短波、赤外線の照射によっても、レジン、シリコン、セラミック、アルミニウム等へのナノ銀粒子の担持が同様の結果が得られると考えられる。

Claims (1)

1. レジンを銀水溶液あるいは銀イオンの水溶液に浸漬した状態で誘導加熱を行うことにより、ナノ銀粒子を離散して前記レジンに担持させることを特徴とする、ナノ銀粒子担持方法。