JP6958874B2 - Dental implants and surface treatment methods - Google Patents
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Description
本開示は、歯科用インプラント及び表面処理方法に関する。 The present disclosure relates to dental implants and surface treatment methods.
近年、インプラント治療は予知性の高い歯科治療として認識されるようになった。歯科用インプラントは、歯槽骨だけでなく、その周囲の歯肉（粘膜組織）に密着するため、歯槽骨及び歯肉との親和性が重要である。歯肉との親和性が低いと、細菌の繁殖によるインプラント周囲炎やインプラント周囲粘膜炎を発症し、歯槽骨の減少や歯肉退縮を引き起こしてしまう。しかし、天然歯周囲粘膜と比較して、インプラント周囲粘膜のインプラントに対する上皮性、結合組織性の付着は脆弱であるため、インプラント周囲炎等の原因菌に対する防御機能に問題があった。 In recent years, implant treatment has come to be recognized as a highly predictable dental treatment. Since dental implants adhere not only to the alveolar bone but also to the surrounding gingiva (mucosal tissue), compatibility with the alveolar bone and the gingiva is important. If the affinity with the gingiva is low, peri-implantitis and peri-implant mucositis due to bacterial growth develop, causing alveolar bone loss and gingival recession. However, since the epithelial and connective tissue adhesion of the peri-implant mucosa to the implant is weaker than that of the natural peri-dental mucosa, there is a problem in the protective function against the causative bacteria such as peri-implantitis.
一方、インプラントと歯槽骨との親和性を高めるための表面処理方法が多々検討されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、チタン系材料からなるインプラントに、酸処理、ブラスト処理、陽極酸化処理を行って、マクロ孔とミクロ孔とナノ放電痕を有するインプラント表面を作製する表面処理方法が開示されている。また、チタン系材料は、インプラントの材料として、最も広く使用されている。
On the other hand, many surface treatment methods for enhancing the affinity between the implant and the alveolar bone have been studied (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献１には、インプラントと歯肉との親和性については開示がなく、改良の余地がある。また、チタン系材料は、金属色による審美性の低下や、金属アレルギーの問題等が懸念されている。
However,
このチタン系材料に代わる新たなインプラント材料として、セリア安定化ジルコニア／アルミナ・ナノ複合体（Ce-TZP/Al2O3）が着目されている。Ce-TZP/Al2O3は、ジルコニア材料の中でも、唯一低温劣化へのおそれがなく、機械的強度にも優れ、その表面に高濃度フッ化水素酸処理を施すことで、ナノレベルの凹凸のある球状構造を形成でき、骨芽細胞の接着・増殖・分化が促進される（非特許文献１参照）。 Ceria-stabilized zirconia / alumina-nanocomposite (Ce-TZP / Al 2 O 3 ) is attracting attention as a new implant material to replace this titanium-based material. Ce-TZP / Al 2 O 3 is the only zirconia material that has no risk of low-temperature deterioration and has excellent mechanical strength. By applying high-concentration hydrofluoric acid treatment to its surface, nano-level unevenness It is possible to form a spherical structure with a certain shape, and the adhesion, proliferation, and differentiation of osteoblasts are promoted (see Non-Patent Document 1).
本開示は、上記の事情に鑑みて為されたもので、歯槽骨及び歯肉等の生体組織に対する親和性、審美性に優れ、インプラント周囲炎等の予防効果にも優れる歯科用インプラント及び表面処理方法を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and is a dental implant and a surface treatment method having excellent affinity and aesthetics for living tissues such as alveolar bone and gingiva, and also having an excellent preventive effect on peri-implantitis. The purpose is to provide.
本発明者らは、上記の目的を達成するため鋭意研究を重ねた結果、インプラント材料として、Ce-TZP/Al2O3を使用し、審美領域である経粘膜部の表面粗さを小さくすることで、インプラント周囲と歯肉上皮下結合組織との親和性が高く、かつプラーク沈着量が少ないことを知見し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive research to achieve the above object, the present inventors use Ce-TZP / Al 2 O 3 as an implant material to reduce the surface roughness of the transmucosal part, which is an aesthetic area. As a result, it was found that the affinity between the periphery of the implant and the subgingival connective tissue is high and the amount of plaque deposition is small, and the present invention has been completed.
すなわち、本開示に係る歯科用インプラントは、歯槽骨に埋め込まれるフィクスチャーと、前記フィクスチャーの先端部に固定される上部構造と、前記フィクスチャーと前記上部構造とを連結し歯肉を貫通して配置されるアバットメントと、を有する歯科用インプラントである。前記フィクスチャー及び前記アバットメントが、セリア系ジルコニア材料からなり、前記フィクスチャーの表面は、微細な凹凸形状からなる微細構造を有し、前記アバットメントは、前記歯肉と接触する頸部の表面が、鏡面からなることを特徴とする。 That is, the dental implant according to the present disclosure connects the fixture embedded in the alveolar bone, the superstructure fixed to the tip of the fixture, and the fixture and the superstructure and penetrates the gingiva. A dental implant with an abutment to be placed. The fixture and the abutment are made of a ceria-based zirconia material, the surface of the fixture has a fine structure having a fine uneven shape, and the abutment has a neck surface in contact with the gingiva. , It is characterized by being composed of a mirror surface.
また、本開示に係る表面処理方法は、歯槽骨に埋め込まれるフィクスチャーと、前記フィクスチャーの先端部に固定される上部構造と、前記フィクスチャーと前記上部構造とを連結し歯肉を貫通して配置されるアバットメントと、を有する歯科用インプラントの表面処理方法である。セリア安定化ジルコニア／アルミナ・ナノ複合体からなる前記フィクスチャーの表面をフッ酸水溶液で酸処理して微細構造を形成する工程と、セリア安定化ジルコニア／アルミナ・ナノ複合体からなる前記アバットメントの前記歯肉と接触する頸部の表面を研磨して、前記表面に、表面算術平均粗さＲａが０．０２μｍ以下の鏡面を形成する工程と、を少なくとも備えることを特徴とする。 Further, in the surface treatment method according to the present disclosure, the fixture embedded in the alveolar bone, the superstructure fixed to the tip of the fixture, and the fixture and the superstructure are connected and penetrate the gingiva. A method of surface treatment of a dental implant having an abutment to be placed. A step of acid-treating the surface of the fixture made of ceria-stabilized zirconia / alumina / nanocomplex with an aqueous fluoride solution to form a fine structure, and the abutment made of ceria-stabilized zirconia / alumina / nanocomplex. It is characterized by comprising at least a step of polishing the surface of the neck in contact with the gingiva to form a mirror surface having a surface arithmetic average roughness Ra of 0.02 μm or less on the surface.
本開示によれば、歯槽骨及び歯肉等の生体組織に対する親和性、審美性に優れ、かつインプラント周囲炎等の予防効果にも優れる歯科用インプラント及び表面処理方法を提供することができる。この結果、歯科用インプラントの耐久性、持久性が向上し、長期にわたって優れた使用が可能となる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a dental implant and a surface treatment method which are excellent in affinity and aesthetics for living tissues such as alveolar bone and gingiva and also have an excellent preventive effect on peri-implantitis and the like. As a result, the durability and endurance of the dental implant are improved, and excellent use is possible for a long period of time.
以下、歯科用インプラントの一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、顎骨１に取り付けられた歯科用インプラント１０の側面図と、歯科用インプラント１０の分解図である。本実施形態の歯科用インプラント１０は、外周にネジ溝が形成された、スクリュー型の歯科用インプラントであるが、ネジ溝のないシリンダ型のフィクスチャーとすることもできる。
Hereinafter, an embodiment of a dental implant will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of the
これらの図に示すように、本実施形態に係る歯科用インプラント１０は、顎骨１の歯槽骨２に埋め込まれるフィクスチャー（「インプラント本体」ともいう。）１１と、フィクスチャー１１の先端部に固定される上部構造（「人工歯」ともいう。）１２と、フィクスチャー１１と上部構造１２とを連結し歯肉３を貫通して配置されるアバットメント（「支柱」ともいう。）１３と、を主に有する。
As shown in these figures, the
以下、本明細書では、フィクスチャー１１の軸に沿った方向を軸方向といい、歯槽骨２に挿入される側を根端又は後端といい、その反対側（歯肉３の方向）を先端という。
Hereinafter, in the present specification, the direction along the axis of the
フィクスチャー１１及びアバットメント１３は、セリア系ジルコニア材料からなり、例えば、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置等を用いて作成される。また、セリア系ジルコニア材料の中でも、セリア安定化ジルコニア／アルミナ・ナノ複合体（Ce-TZP/Al2O3）が特に好ましい。セリア安定化ジルコニア／アルミナ・ナノ複合体（以下、「Ce-TZP/Al2O3」と省略することがある。）は、セリア安定化ジルコニア結晶中とアルミナ結晶中に、それぞれナノメータサイズのアルミナ粒子、セリア安定化ジルコニア粒子を分散させたナノ複合体である。
The
Ce-TZP/Al2O3は、以下のような優れた特性を備えることから、インプラント材料として最適である。例えば、Ce-TZP/Al2O3は、生体組織との親和性に優れ、アレルギー等の発症も抑制できる。また、破壊靭性がイットリア系ジルコニアの約３倍である。曲げ強さもイットリア系ジルコニアが１２００MPaであるのに対して、Ce-TZP/Al2O3は１５００MPaと高い。 Ce-TZP / Al 2 O 3 is most suitable as an implant material because it has the following excellent properties. For example, Ce-TZP / Al 2 O 3 has an excellent affinity with living tissues and can suppress the onset of allergies and the like. In addition, the fracture toughness is about 3 times that of yttria-type zirconia. The bending strength of yttria zirconia is 1200 MPa, while that of Ce-TZP / Al 2 O 3 is as high as 1500 MPa.
また、Ce-TZP/Al2O3は低温劣化を起こさず、寸法安定性に優れた完全焼結体であり、射出成型によって作製するか、或いは半焼結体を用いてＣＡＤ／ＣＡＭによる削り出しで作製するため、支台歯との適合性に優れる。また、安価であり、メタルと同様にＸ線造影性を有している。 In addition, Ce-TZP / Al 2 O 3 is a completely sintered body that does not deteriorate at low temperature and has excellent dimensional stability. It is manufactured by injection molding or machined by CAD / CAM using a semi-sintered body. Because it is manufactured in, it has excellent compatibility with abutment teeth. In addition, it is inexpensive and has X-ray contrast property like metal.
また、Ce-TZP/Al2O3は、色が自然歯に近い色とすることができ、変色もしにくく、審美性に優れる。このため、特に歯肉３を貫通して外部に露出するアバットメント１３を、Ce-TZP/Al2O3で形成することで、歯科用インプラント１０の審美性を向上させることができる。
In addition, Ce-TZP / Al 2 O 3 can have a color close to that of natural teeth, is resistant to discoloration, and has excellent aesthetics. Therefore, the aesthetic appearance of the
フィクスチャー１１は、欠損した歯の歯槽骨２内に形成された挿入孔２ａ内に挿入されて固定される。フィクスチャー１１は、内部が空洞で後端側が閉じ、先端側が開口した軸状部材からなる。本実施形態のフィクスチャー１１は、外表面にネジ溝１１ａが設けられたスクリュー型のフィクスチャーである。このため、フィクスチャー１１は、歯槽骨２の挿入孔２ａにねじ込まれることで、歯槽骨２に固定される。これに対して、ネジ溝１１ａのないシリンダ型のフィクスチャーの場合は、挿入孔２ａに嵌め込まれることで、歯槽骨２に固定される。
The
フィクスチャー１１の先端には、アバットメント１３の基部１３ａが挿入される挿入孔１１ｂが設けられている。また、フィクスチャー１１の外表面は、微細な凹凸形状からなる微細構造を有している。微細構造とは、光学顕微鏡では判別できないほど細かなナノオーダーレベルの凹凸構造のことを意味する。この微細構造は、フィクスチャー１１の表面に、フッ酸水溶液で酸処理を施すことで形成される。フッ酸水溶液は、５５％フッ酸水溶液が最適である。これにより、フィクスチャー１１の表面に、ナノレベルの凹凸形状からなる球状様構造（微細構造）が形成される。
The tip of the
このような球状構造は、骨芽細胞の石灰化組織の基質に酷似しているため、フィクスチャー１１表面における骨芽細胞等の生体組織の接着性、増殖能基質合成能、細胞骨格の発達を高めることができる。このため、フィクスチャー１１と歯槽骨２との親和性を高めることができ、歯科用インプラント１０の顎骨１への固定安定性を高め、耐久性や使用性を向上することができる。
Since such a spherical structure closely resembles the substrate of the calcified tissue of osteoblasts, the adhesiveness of living tissues such as osteoblasts on the surface of
上部構造１２は、セラミック系材料、ジルコニア系材料、金属材料等によって形成され人工歯冠である。上部構造１２の後端には、アバットメント１３の本体部１３ｃが係合される係合孔１２ａが設けられている。
The
アバットメント１３は、フィクスチャー１１の挿入孔１１ｂに挿入されて固定される基部１３ａと、フィクスチャー１１から突出する頸部１３ｂと、上部構造１２が装着される本体部１３ｃと、を有している。なお、本実施形態では、フィクスチャー１１とアバットメント１３とは分離したツーピースタイプの歯科用インプラント１０であるが、この構成に限定されることはない。例えば、フィクスチャー１１とアバットメント１３が一体に形成されているワンピースタイプの歯科用インプラントであってもよいし、他の形態であってもよい。歯肉３との接触部分を「頸部」と定義し、この頸部が鏡面であれば、何れの形態の歯科用インプラントであってもよい。
The
基部１３ａは、円筒形等に形成され、フィクスチャー１１の挿入孔１１ｂに挿入され、接着剤、セメント等で接着固定される。または、基部１３ａにネジ溝を設け、ネジ穴からなる挿入孔１１ｂに、基部１３ａをねじ込むことによって、固定する構成とすることもできる。本体部１３ｃは、円錐台形、円筒形等に形成され、上部構造１２が装着される。本体部１３ｃは、上部構造１２の係合孔１２ａに挿入され、接着剤、セメント等によって接着固定される。
The
頸部１３ｂは、円錐台形等に形成され、フィクスチャー１１と上部構造１２から露出する。頸部１３ｂは、歯肉３内に配置されて歯肉３と接触する。このため、頸部１３ｂは、歯肉マージン、経粘膜部ともいわれる。頸部１３ｂの表面は、鏡面研磨加工によって鏡面となっている。頸部１３ｂの鏡面は、算術平均粗さＲａが、０．０２μｍ以下であることが望ましい。この構成により、頸部１３ｂの鏡面における歯肉繊維芽細胞等の生体組織の接着性、増殖能基質合成能、細胞骨格の発達を高めることができる。このため、アバットメント１３の頸部１３ｂと歯肉３との親和性を高めることができる。この結果、頸部１３ｂと歯肉３との密着性（癒着性）が高まり、細菌等の侵入を抑制するとともに、細菌の繁殖も抑制することができ、インプラント周囲炎やインプラント周囲粘膜炎の予防効果を向上させることができる。
The
また、本実施形態の歯科用インプラント１０の表面処理方法は、歯槽骨２に埋め込まれるフィクスチャー１１と、フィクスチャー１１の先端部に固定される上部構造１２と、フィクスチャー１１と上部構造１２とを連結し歯肉３を貫通して配置されるアバットメント１３と、を有する歯科用インプラントの表面処理方法である。
Further, the surface treatment method of the
フィクスチャー１１、上部構造１２及びアバットメント１３の作製方法、並びにこれらの接続方法は、従来公知の方法を用いることができる。例えば、Ce-TZP/Al2O3粉末を含むペレットを射出成形して、ジルコニア成形体を作製する。このジルコニア成形体に対して予備焼結処理と本焼結処理を施して、ジルコニア焼結体を作製し、これらを加工して、フィクスチャー１１、アバットメント１３を作製する。
As a method for producing the
表面処理方法の工程としては、セリア系ジルコニア材料からなるフィクスチャー１１の表面をフッ酸水溶液で酸処理し、表面に微細構造を形成する工程と、セリア系ジルコニア材料からなるアバットメント１３の歯肉３と接触する頸部１３ｂの表面を研磨して、表面に鏡面を形成する工程と、を少なくとも備える。また、フィクスチャー１１の表面処理のより具体的な手順として、フッ酸処理を行った後、アセトンでまず５分間超音波洗浄し、次いで95%エタノールを投入し、５分間超音波洗浄し、蒸留水で超音波洗浄を５分間行い、その後滅菌処理を行う。
As the steps of the surface treatment method, the surface of the
セリア系ジルコニア材料は、セリア安定化ジルコニア／アルミナ・ナノ複合体が特に好ましい。酸処理に用いるフッ酸水溶液は、特に限定されることなないが、５５％フッ酸水溶液を用いることが好ましく、フィクスチャー１１の表面にナノメータレベルの微細構造を形成することができる。具体的には、ナノレベルの凹凸形状からなる球状様構造が形成される。酸処理は、例えば、室温で２４時間行うことが望ましいが、適宜調整することができる。アバットメント１３の頸部１３ｂの研磨は、例えば、鏡面研磨加工により行うことができる。室温は、日本薬局方では１〜３０℃とされる。この範囲で、又は２５〜２８℃で行うことができる。
As the ceria-based zirconia material, a ceria-stabilized zirconia / alumina / nanocomposite is particularly preferable. The hydrofluoric acid aqueous solution used for the acid treatment is not particularly limited, but it is preferable to use a 55% hydrofluoric acid aqueous solution, and a nanometer-level fine structure can be formed on the surface of the
アバットメント１３の頸部１３ｂの鏡面は、前述したように歯肉３との親和性を高める観点から、表面算術平均粗さＲａが０．０２μｍ以下の鏡面であることが好ましい。
The mirror surface of the
以上、本実施形態によれば、歯槽骨２に挿入されるフィクスチャー１１の表面と、歯肉３と接触するアバットメント１３の頸部１３ｂの表面の表面粗さを変えている。つまり、フィクスチャー１１の表面が粗く、微細構造を有することで、フィクスチャー１１表面における骨芽細胞等の生体組織の接着性、増殖能基質合成能、細胞骨格の発達を高めることができる。このため、フィクスチャー１１と歯槽骨２との親和性を高めることができる。また、アバットメント１３の頸部１３ｂを鏡面とし、滑沢な表面とすることで、歯肉繊維芽細胞等の生体組織の接着性、増殖能基質合成能、細胞骨格の発達を高めることができる。このため、アバットメント１３の頸部１３ｂと歯肉３（歯肉上皮下結合組織等）との親和性を高めることができる。さらに、頸部１３ｂが滑沢な鏡面であることから、インプラント周囲炎等の原因菌の増殖も抑制できるという、格別且つ顕著な効果が得られるとともに、頸部１３ｂの汚れも歯ブラシ等で容易に除去できる。
As described above, according to the present embodiment, the surface roughness of the surface of the
したがって、歯槽骨２及び歯肉３等の生体組織に対する親和性、審美性に優れ、かつインプラント周囲炎等の予防効果にも優れる歯科用インプラント１０及び表面処理方法を提供することができる。この結果、歯科用インプラント１０と生体との接合性を速めて、治療回数をより少なくすることもできる。また、歯科用インプラント１０の耐久性、持久性が向上し、長期にわたって優れた使用が可能となる。
Therefore, it is possible to provide a
以下、頸部１３ｂと歯肉３との親和性及びインプラント周囲炎等の抑制効果を確認するために行った試験について説明する。なお、フッ酸水溶液で酸処理したフィクスチャー１１と歯槽骨２との親和性は、非特許文献１に示されている。
Hereinafter, a test conducted to confirm the affinity between the
（細胞培養試験）
＜試験材料＞
下記表１に示すように、機械研磨および鏡面研磨を行った直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍで、表面粗さ（例えば、算術平均粗さ）の異なるCe-TZP/Al2O3基盤を２種類用意した。機械研磨したCe-TZP/Al2O3基盤（以下、略称で「Ma-Zr」と呼ぶ。）は、算術平均粗さＲａが０．９μｍであり、鏡面研磨したCe-TZP/Al2O3基盤（以下、略称で「Mi-Zr」と呼ぶ。）は、算術平均粗さＲａが０．０２μｍである。
(Cell culture test)
<Test material>
As shown in Table 1 below, two types of Ce-TZP / Al 2 O 3 substrates with a diameter of 20 mm and a thickness of 1 mm that have been mechanically polished and mirror-polished and have different surface roughness (for example, arithmetic mean roughness) are prepared. bottom. The mechanically polished Ce-TZP / Al 2 O 3 substrate (hereinafter abbreviated as "Ma-Zr") has an arithmetic average roughness Ra of 0.9 μm and is mirror-polished Ce-TZP / Al 2 O. The three substrates (hereinafter abbreviated as "Mi-Zr") have an arithmetic average roughness Ra of 0.02 μm.
対照として機械研磨および鏡面研磨を行った直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのチタン（Ti）基盤を２種類用意した。機械研磨したチタン基盤（以下、略称で「Ma-Ti」と呼ぶ。）は、算術平均粗さＲａが０．９μｍであり、鏡面研磨したチタン基盤（以下、略称で「Mi-Ti」と呼ぶ。）は、算術平均粗さＲａが０．０２μｍである。 As a control, two types of titanium (Ti) substrates having a diameter of 20 mm and a thickness of 1 mm, which were mechanically polished and mirror-polished, were prepared. The mechanically polished titanium substrate (hereinafter, abbreviated as "Ma-Ti") has an arithmetic mean roughness Ra of 0.9 μm, and the mirror-polished titanium substrate (hereinafter, abbreviated as "Mi-Ti"). ) Has an arithmetic mean roughness Ra of 0.02 μm.
これら４枚の基盤の表面性状を走査型電子顕微鏡（SEM）で観察し、写真を撮影した。各基盤のSEM像（拡大率１０００倍）を図２に示す。図２からわかるように、SEM像では、Ma-Ti及びMa-Zrで、研磨面に沿った波状の微小溝が観察され、Mi-Ti及びMi-Zrでは、滑沢な鏡面として観察された。これらの基盤を用いて、ヒト歯肉線維芽細胞株を培養し、以下のような試験を行った。統計分析は、ANOVAの有意差検定後に、Bonferoni法を用いて多重比較を行った。 The surface texture of these four substrates was observed with a scanning electron microscope (SEM), and photographs were taken. Figure 2 shows an SEM image (magnification of 1000 times) of each substrate. As can be seen from FIG. 2, in the SEM image, wavy microgrooves along the polished surface were observed in Ma-Ti and Ma-Zr, and as a smooth mirror surface in Mi-Ti and Mi-Zr. .. Using these substrates, human gingival fibroblast cell lines were cultured and the following tests were performed. For statistical analysis, multiple comparisons were performed using the Bonferoni method after the ANOVA significance test.
（１）ヒト歯肉線維芽細胞株の接着、細胞増殖試験
培養プレート（12well）プレートに各基盤を載置し、ヒト歯肉繊維芽細胞株（以下、「HGF-1細胞」という。）を、各基盤上で培養し、細胞接着・増殖試験を行った。培地はDMEM+10%FBS培地を用いた。培養は、３時間、２４時間、７２時間行った。培養後、波長470nmの光を照射して、各培養細胞の吸光度を測定した。測定結果を図３に示す。図３（ａ）は３時間の細胞接着試験の結果、図３（ｂ）は２４時間の細胞接着試験の結果、図３（ｃ）は７２時間後（３日後）の細胞増殖試験の結果を示す。図３の試験結果から、Mi-Zrが有意にHGF-1細胞の接着及び増殖能が高かった（p<0.05）。
(1) Adhesion and cell proliferation test of human gingival fibroblast cell line Each base is placed on a culture plate (12well) plate, and each human gingival fibroblast cell line (hereinafter referred to as "HGF-1 cell") is used. The cells were cultured on the substrate and cell adhesion / proliferation tests were performed. The medium used was DMEM + 10% FBS medium. Culturing was carried out for 3 hours, 24 hours and 72 hours. After culturing, the absorbance of each cultured cell was measured by irradiating with light having a wavelength of 470 nm. The measurement results are shown in FIG. FIG. 3 (a) shows the results of the 3-hour cell adhesion test, FIG. 3 (b) shows the results of the 24-hour cell adhesion test, and FIG. 3 (c) shows the results of the cell proliferation test after 72 hours (3 days). show. From the test results shown in FIG. 3, Mi-Zr had significantly higher adhesion and proliferation ability of HGF-1 cells (p <0.05).
（２）細胞形態の観察
３時間培養のHGF-1細胞の形態を、免疫蛍光染色によって観察した。図４に、Ma-Ti基盤、Mi-Ti基盤、Ma-Zr基盤、Mi-Zr基盤の各基盤上でのHGF-細胞の観察像を示す。また、図５は、各基盤上のHGF-1細胞のサイズを示す図であり、図５（ａ）は直径、図５（ｂ）は周径、図５（ｃ）は表面積を示す。
(2) Observation of cell morphology The morphology of HGF-1 cells cultured for 3 hours was observed by immunofluorescent staining. FIG. 4 shows observation images of HGF-cells on each of the Ma-Ti base, Mi-Ti base, Ma-Zr base, and Mi-Zr base. Further, FIG. 5 is a diagram showing the size of HGF-1 cells on each substrate, FIG. 5 (a) shows the diameter, FIG. 5 (b) shows the circumference, and FIG. 5 (c) shows the surface area.
図４に示されるように、Mi-Ti基盤及びMa-Ti基盤の表面では、核は丸く紡錘形細胞を認め、Ma-Zr基盤及びMi-Zr基盤の表面では、核は卵円形で発達した細胞骨格を認めた。図５に示されるように、基盤の表面粗さが小さい程、細胞の表面積が大きい傾向が認められ、この中でもMi-Zr基盤上の細胞が、多に比べてより伸展しており、最も細胞周囲、周径が長く、表面積が大きかった。 As shown in FIG. 4, on the surface of the Mi-Ti base and the Ma-Ti base, the nuclei show round and spindle-shaped cells, and on the surface of the Ma-Zr base and the Mi-Zr base, the nuclei are oval-developed cells. The skeleton was recognized. As shown in FIG. 5, the smaller the surface roughness of the substrate, the larger the surface area of the cells was observed. Among them, the cells on the Mi-Zr substrate were more elongated than many, and were the most cells. The circumference and circumference were long, and the surface area was large.
（３）コラーゲン産生の評価
各基盤上でHGF-1細胞を培養した。培養時間は、７日間、１４日間である。培養後のHGF-1細胞を、Sirius Red染色して観察した。図６（ａ）は、各基盤上のHGF-1細胞の染色像であり、図６（ｂ）は、各基盤上のコラーゲンの堆積量を示す図である。また、Real Time PCR法にて、Ｉ型コラーゲン、III型コラーゲンの産生量を検出した。検出結果を図７に示す。図７（ａ）は各基盤上のHGF-1細胞のＩ型コラーゲンの産生量、図７（ｂ）はIII型コラーゲンの産生量を示す。
(3) Evaluation of collagen production HGF-1 cells were cultured on each substrate. The culture time is 7 days and 14 days. After culturing, HGF-1 cells were stained with Sirius Red and observed. FIG. 6A is a stained image of HGF-1 cells on each substrate, and FIG. 6B is a diagram showing the amount of collagen deposited on each substrate. In addition, the amount of type I collagen and type III collagen produced was detected by the Real Time PCR method. The detection result is shown in FIG. FIG. 7 (a) shows the amount of type I collagen produced by HGF-1 cells on each substrate, and FIG. 7 (b) shows the amount of type III collagen produced on each substrate.
図６に示されるように、Sirius Red染色では、基盤の表面粗さが小さいほどコラーゲン沈着しており、この中でもMi-Zrが最も染色面積が大きかった。図７に示されるように、７日後、１４日後のＩ型コラーゲン、III型コラーゲンの遺伝子発現量は、Mi-Zrが有意に高かった（p<0.05）。 As shown in FIG. 6, in Sirius Red staining, the smaller the surface roughness of the substrate, the more collagen was deposited, and among them, Mi-Zr had the largest staining area. As shown in FIG. 7, the gene expression levels of type I collagen and type III collagen after 7 days and 14 days were significantly higher in Mi-Zr (p <0.05).
（４）炎症性サイトカイン産生の評価
ELIZA法にて、各基盤上の培養細胞における炎症性サイトカイン産生（TNF-α、IL-1β、IL-6）を評価した。各基盤上でHGF-1細胞を３０分間培養した。Controlとして、培養プレート（DMEM+10%FBS培地）でHGF-1細胞を３０分間培養した。また、Positive Controlとして、LPS（Porphyromonas gingivalis由来）でHGF-1細胞を刺激した。
(4) Evaluation of inflammatory cytokine production
Inflammatory cytokine production (TNF-α, IL-1β, IL-6) in cultured cells on each substrate was evaluated by the ELIZA method. HGF-1 cells were cultured on each substrate for 30 minutes. As a control, HGF-1 cells were cultured for 30 minutes on a culture plate (DMEM + 10% FBS medium). In addition, as positive control, HGF-1 cells were stimulated with LPS (derived from Porphyromonas gingivalis).
評価結果を図８に示す。図８（ａ）は、TNF-α、図８（ｂ）はIL-1β、図８（ｃ）はIL-6の産生量を示す。図７に示されるように、Positive Controlとして用いたLPSの刺激に対して、HGF-1細胞が炎症反応を示した。Ti、Ce-TZP/Al2O3の基盤上で培養したHGF-1細胞は、LPSで刺激した場合と比較して、すべての基盤上で有意に炎症反応が低く、Controlとして用いた培養プレート上で培養した細胞の炎症反応と同等であった。以上、基盤間で炎症性サイトカインの産生量に有意差は認められなかった（p<0.01）。 The evaluation results are shown in FIG. 8 (a) shows the amount of TNF-α, FIG. 8 (b) shows the amount of IL-1β produced, and FIG. 8 (c) shows the amount of IL-6 produced. As shown in FIG. 7, HGF-1 cells showed an inflammatory response to the stimulation of LPS used as Positive Control. HGF-1 cells cultured on the Ti, Ce-TZP / Al 2 O 3 bases had significantly lower inflammatory responses on all bases than when stimulated with LPS, and the culture plate used as a control. It was comparable to the inflammatory response of the cells cultured above. As mentioned above, no significant difference was observed in the production amount of inflammatory cytokines between the bases (p <0.01).
（プラーク沈着量の評価）
ヒト唾液（ｎ＝３）を用いて、算術平均粗さＲａ０．９のCe-TZP/Al2O3基盤（Ma-Zr基盤）と、算術平均粗さＲａ０．０２のCe-TZP/Al2O3基盤（Mi-Zr基盤）におけるプラーク沈着量の評価を行った。
(Evaluation of plaque deposition amount)
Using human saliva (n = 3), Ce-TZP / Al 2 O 3 base (Ma-Zr base) with arithmetic mean roughness Ra 0.9 and Ce-TZP / Al 2 with arithmetic mean roughness Ra 0.02 The amount of plaque deposits on the O 3 base (Mi-Zr base) was evaluated.
＜実験方法＞
Ma-Zr基盤とMi-Zr基盤は、予めアセトン、エタノール、Mili-Q水で洗浄後、滅菌を行った。実験に際して、被検者３人を集め、食事後３時間経過した唾液（安静時無刺激全唾液）を吐唾法により採取した（15ml）。その後、培養プレート（12wellプレート）に、各基盤を載置し、各基盤上に唾液を1mlずつ投入した。投入から３日後、７日後の状態を下記のようにして観察した。
<Experimental method>
The Ma-Zr substrate and Mi-Zr substrate were washed with acetone, ethanol, and Mili-Q water in advance, and then sterilized. At the time of the experiment, three subjects were collected, and saliva (total unstimulated saliva at rest) 3 hours after eating was collected by the spitting method (15 ml). Then, each base was placed on a culture plate (12 well plate), and 1 ml of saliva was added onto each base. The
プラーク沈着量を評価するため、各基盤の表面をメチレンブルーで染色し、染色された面積を測定した。その後、各基盤の染色された付着物を0.1mol/lの水酸化ナトリウム水溶液で溶解し、波長470nmの光を照射して、吸光度の測定を行い、プラーク沈着量の定量を行った。吸光度が低いほど、付着物の量が少ない。 In order to evaluate the amount of plaque deposition, the surface of each substrate was stained with methylene blue, and the stained area was measured. Then, the stained deposits on each substrate were dissolved in a 0.1 mol / l sodium hydroxide aqueous solution, irradiated with light having a wavelength of 470 nm, the absorbance was measured, and the amount of plaque deposition was quantified. The lower the absorbance, the smaller the amount of deposits.
図９は、３日後及び７日後における各基盤表面のメチレンブルーによる染色面積を示す図である。図１０は、３日後及び７日後における各基盤表面の付着物の吸光度を示す図である。図９及び図１０中、Ａ、Ｂ、Ｃは、３人の被検者（被検者Ａ、被検者Ｂ、被検者Ｃ）を示す。 FIG. 9 is a diagram showing the stained area of each substrate surface with methylene blue after 3 days and 7 days. FIG. 10 is a diagram showing the absorbance of deposits on the surface of each substrate after 3 days and 7 days. In FIGS. 9 and 10, A, B, and C indicate three subjects (subject A, subject B, and subject C).
図９、図１０に示されるように、表面粗さの大きいMa-Zr基盤（Ｒａ０．９）と比較して、表面粗さの小さいMi-Zr基盤（Ｒ０．０２）では、付着物の面積が小さく、付着物が少ないことがわかった。また、３日目、７日目の状態（表面積、吸光度）を比較すると、７日目のほうが付着物の量が多くなるが、Mi-Zr基盤では、付着物の増加が抑制された。 As shown in FIGS. 9 and 10, the area of deposits on the Mi-Zr substrate (R0.02) having a small surface roughness as compared with the Ma-Zr substrate (Ra0.9) having a large surface roughness. Was small and there were few deposits. Comparing the states (surface area, absorbance) on the 3rd and 7th days, the amount of deposits was larger on the 7th day, but the increase of the deposits was suppressed in the Mi-Zr substrate.
以上の結果より、表面粗さの小さいMi-Zr基盤上で培養したHGF-1細胞は、Ma-Ti、Mi-Ti及びMa-Zr基盤上で培養したものと比較して、細胞接着・増殖能、基質合成能、細胞骨格の発達がより高いことが認められた。また、HGF-1細胞はTiと比較してCe-TZP/Al2O3上で特有の細胞形態を呈しながら生物学的挙動が促進された。また、Mi-Zr基盤上ではプラーク沈着量が少なく、プラークの原因菌の増殖が抑制された。したがって、鏡面加工により表面の算術平均粗さＲａを０．０２としたCe-TZP/Al2O3は、歯肉上皮下結合組織との親和性が高く、インプラント周囲炎等の原因菌に対する防御機能も優れ、インプラントのアバットメントの頸部の材料として、最適であることがわかった。 From the above results, HGF-1 cells cultured on the Mi-Zr substrate having a small surface roughness adhered and proliferated as compared with those cultured on the Ma-Ti, Mi-Ti and Ma-Zr substrates. It was found that the ability, substrate synthesis ability, and cytoskeleton development were higher. In addition, HGF-1 cells showed a unique cell morphology on Ce-TZP / Al 2 O 3 compared to Ti, and their biological behavior was promoted. In addition, the amount of plaque deposited on the Mi-Zr base was small, and the growth of plaque-causing bacteria was suppressed. Therefore, Ce-TZP / Al 2 O 3 whose surface arithmetic mean roughness Ra is 0.02 by mirror processing has a high affinity with subgingival subcutaneous connective tissue and has a protective function against causative bacteria such as peri-implantitis. It was also found to be the best material for the neck of implant abutments.
以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、上記実施形態は本開示の例示にしか過ぎないものであり、本開示は上記実施形態の構成にのみ限定されるものではない。本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本開示に含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the above embodiments are merely examples of the present disclosure, and the present disclosure is not limited to the configuration of the above embodiments. Any design changes, etc. that do not deviate from the gist of this disclosure are included in this disclosure.
例えば、上記実施形態では、歯科用インプラントについて説明したが、歯科用に限定されることはない。 For example, in the above embodiment, the dental implant has been described, but the present invention is not limited to dental implants.
本開示の歯科用インプラント及び表面処理方法によれば、骨芽細胞及び歯肉等の繊維芽細胞との親和性が高く、細菌の増殖の抑制効果にも優れ、さらに審美性や強度にも優れている。このため、歯科用に限らず、例えば、大腿骨に埋め込まれる人工股関節、人工骨、骨補填材等に適用することもできる。また、インプラントが歯槽骨等の生体内に埋め込まれるものに限定されることはなく、体表に固定されるものであってもよい。また、人間用のインプラントに限らず、ペットや家畜等のインプラントにも応用できる。 According to the dental implant and surface treatment method of the present disclosure, the affinity with osteoblasts and fibroblasts such as gingiva is high, the effect of suppressing the growth of bacteria is excellent, and the aesthetics and strength are also excellent. There is. Therefore, it can be applied not only to dentistry but also to, for example, an artificial hip joint, an artificial bone, a bone filling material, etc. to be embedded in the femur. Further, the implant is not limited to the one to be implanted in the living body such as alveolar bone, and may be fixed to the body surface. Moreover, it can be applied not only to implants for humans but also to implants for pets and livestock.
２：歯槽骨 ３：歯肉 １０：歯科用インプラント １１：フィクスチャー
１２：上部構造 １３：アバットメント １３ｂ：頸部
2: Alveolar bone 3: Gingiva 10: Dental implant 11: Fixture 12: Superstructure 13:
Claims (4)
前記フィクスチャー及び前記アバットメントが、セリア系ジルコニア材料からなり、
前記フィクスチャーの表面は、微細な凹凸形状からなる微細構造を有し、
前記アバットメントは、前記歯肉と接触する頸部の表面が、算術平均粗さＲａが、０．０２μｍ以下の鏡面からなる
ことを特徴とする歯科用インプラント。 A dental implant having a fixture embedded in the alveolar bone, a superstructure fixed to the tip of the fixture, and an abutment that connects the fixture and the superstructure and is arranged through the gingiva. It ’s an implant,
The fixture and the abutment are made of a ceria-based zirconia material.
The surface of the fixture has a fine structure having a fine uneven shape.
The abutment is a dental implant characterized in that the surface of the neck in contact with the gingiva is a mirror surface having an arithmetic mean roughness Ra of 0.02 μm or less.
セリア安定化ジルコニア／アルミナ・ナノ複合体からなる前記フィクスチャーの表面をフッ酸水溶液で酸処理して微細構造を形成する工程と、
セリア安定化ジルコニア／アルミナ・ナノ複合体からなる前記アバットメントの前記歯肉と接触する頸部の表面を研磨して、前記表面に、算術平均粗さＲａが０．０２μｍ以下の鏡面を形成する工程と、
を少なくとも備えることを特徴とする表面処理方法。 A dental implant having a fixture embedded in the alveolar bone, a superstructure fixed to the tip of the fixture, and an abutment that connects the fixture and the superstructure and is arranged through the gingiva. It is a surface treatment method for implants.
A step of acid-treating the surface of the fixture made of a ceria-stabilized zirconia / alumina / nanocomplex with an aqueous solution of hydrofluoric acid to form a fine structure, and a step of forming a fine structure.
A step of polishing the surface of the neck of the abutment made of ceria-stabilized zirconia / alumina nanocomposite in contact with the gingiva to form a mirror surface having an arithmetic mean roughness Ra of 0.02 μm or less on the surface. When,
A surface treatment method comprising at least.
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