JP7227575B2 - 歯科用インプラントデバイス - Google Patents
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Description
前記インプラントデバイスは、歯科用インプラント本体、および、インプラント固定具、を備え、
前記インプラント固定具は、前記インプラント本体に固定される部分と、対象における前記インプラント本体の移植部に隣接する歯に固定される部分を備え、前記移植部に隣接する歯からの機械的刺激が前記インプラント本体に伝達可能なように構成されており、
前記インプラントデバイスは、前記インプラント固定具が前記インプラント本体と前記移植部に隣接する歯とに固定された状態で、前記インプラント本体が前記移植部に挿入されるように、前記対象の口腔内に設置されることを特徴とする、
インプラントデバイスに関する。
(A)機能的な歯周組織形成を可能とする歯科用インプラントデバイスを準備するステップ、
ここで、前記インプラントデバイスは、歯科用インプラント本体、および、インプラント固定具、を備え、
前記インプラント固定具は、前記インプラント本体に固定される部分と、対象における前記インプラント本体の移植部に隣接する歯に固定される部分を備え、前記移植部に隣接する歯からの機械的刺激が前記インプラント本体に伝達可能なように構成されている;および、
(B)前記インプラントデバイスを前記対象の口腔内へ設置するステップ、
ここで、前記インプラントデバイスは、前記インプラント固定具が前記インプラント本体と前記移植部に隣接する歯とに固定された状態で、前記インプラント本体が前記移植部に挿入されるように、前記対象の口腔内に設置される;
を含む、
移植方法に関する。
炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ザイロン(登録商標)等に由来する材料を挙げることができる。
実験方法
抜歯窩内に存在する歯根膜組織(その組織内に維持されている抜歯窩幹細胞)を利用した次世代型インプラント移植モデルを実証のためには、マウス顎骨における抜歯窩内に健全な歯根膜組織が十分に残存することを明らかにする必要がある。そこで、4週齢のC57BL/6マウスの下顎第二臼歯(M2)を対象とし、25G針(NN-2516R,テルモ,東京,日本)を用いて、M2歯根周囲の歯根膜組織をM2の表面から剥離させた後、同歯を抜歯した(すなわち、M2抜歯後も歯根膜組織は歯槽骨側に残存している)。抜歯後、抜歯窩のmicro-CT撮影(In vivo Micro X-ray CT
System; R_mCT, リガク, 東京, 日本)、画像データは、統合画像処理ソフト(i-VIEW-3DX, モリタ, 大阪, 日本)を用いて、抜歯窩の状態を評価した。さらに、抜歯した下顎骨を摘出後、4%パラホルムアルデヒド(PFA)にて24時間固定した。摘出組織はプランクリュクロ処方 酸性脱灰液にて24時間脱灰し、通法に従いパラフィン包埋した後に、8μmの連続切片を作製し、ヘマトキシリン・エオジン(HE)染色にて組織学的評価を行った。
4週齢のC57BL/6マウスの下顎第二臼歯(M2)を抜歯後の顎骨は、隣接歯の歯槽骨、および歯根間の中隔骨の骨折や破壊なく維持されていることが明らかとなった。さらに、これら抜歯後の顎骨の組織像(HE染色像)を観察したところ、歯根周囲の歯槽骨壁に連結した線維走行の明瞭な歯根膜組織が、ほぼ全周にわたり残存していることが示された(図1)。
(a)マウス用ハイドロキシアパタイト(HA)インプラントの作製
直径0.4 mmの純チタンI種線(カネヒラ鉄鋼、大阪、日本)の端面を研磨により丸め、ブラスト処理による表面粗面化を施した。その後、ハイドロキシアパタイトを約3000℃のフレーム溶射法により、純チタン表面に被膜化した。純チタン線を全長1.3
mm に切り出した後、真空熱処理及び洗浄を行った。ハイドロキシアパタイト溶射被膜は、厚み20μm、Ca/P比1.66、結晶化度約60%であった。
インプラントの歯根膜形成・成熟を促進させるために、動物の咬合負荷を機械的刺激として歯根膜組織に伝えることができるインプラントデバイスを開発した。直径0.2 mmの矯正用ワイヤーを、ワイヤープライヤーを用いて湾曲させ、3週齢♀C57BL/6マウスの下顎第二臼歯を抜歯した右顎に沿う様に成形した(図2;インプラント固定具)。作製したワイヤーに、項目(a)で作製したHAインプラントを歯科用レジン(クリアフィル(商標)マジェスティ(商標)ESフロー、クラレノリタケデンタル、東京、日本)にて固定した(図3)。
上述の歯根膜を残存させて抜歯するマウス下顎M2抜歯モデルを用いて、上記のデバイスによるインプラントの移植を行った。4週齢のC57BL/6マウスの下顎第二臼歯(M2)を対象とし、25G針を用いてM2歯根周囲の歯根膜組織をM2の表面から剥離させた後、同歯を抜歯した。その後、M2の歯根間の中隔骨を、歯科用マイクロモーター(Viva-Mate Plus, ナカニシ, 東京, 日本)および歯科用リーマー(MANI, 栃木, 日本)を用いて、周囲組織(残存歯根膜)に損傷を与えないように中隔骨のみ除去した。次に、上記のHAインプラントを固定した宙吊りデバイスをM2抜歯窩に挿入し、隣接歯であるM1近心側/M3遠心側にレジンで固定した。宙吊りされたインプラント体は、抜歯窩の窩底に触れないように、挿入されるインプラント部の長さを1.3mmに規定した(図4)。
マイクロCTの結果から、宙吊り移植されたインプラント体は、移植30日目においてインプラント表層と周囲歯槽骨との間に明瞭な歯根膜腔が認められた(図5)。さらに、HE染色像において、インプラント表層からセメント質・歯根膜・歯槽骨といった天然歯の歯周組織と同等の組織構造が認められ、顎骨に生着していることが示された(図6)。また、アザン染色により、インプラント表層と周囲歯槽骨をつなぐ走行明瞭な歯根膜線維の存在が明らかになった(図7)。
マウス用ハイドロキシアパタイト(HA)インプラント、および、インプラントデバイスは、実施例1に記載の方法に従って作製した。
(a)マウス歯根膜細胞採取および培養
4週齢のC57BL/6マウス♀の上下顎第一、二臼歯(M1, M2)を抜歯し、コラゲナーゼ酵素(Worthington, Lakewood, NJ)に浸漬した。37℃環境下で30min処理させることにより、臼歯から歯根膜を剥離した(図8)。剥離した歯根膜を、15% Fetal calf serum(FCS)(Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA)、100μmol/L L-アスコルビン酸-2-リン酸(WAKO、大阪、日本)、100 U/ml penicillin、100 mg/ml streptomycin(Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA)、100ng/mL b-FGF(WAKO、大阪、日本)を加えたグルタミン含有α-MEM(Thermo Fisher Scientific, Inc.,
Waltham, MA)に懸濁し、シャーレに播種した。細胞を播種したシャーレを培養器に移動し、37℃、5%CO2環境下で培養した。培養期間中、2~3日毎に、上記組成の培地交換を行った(図9)。
継代1回目のマウス歯根膜細胞を、15% FCS、100μmol/L L-アスコルビン酸-2-リン酸、100 U/ml penicillin、100 mg/ml
streptomycin、100ng/mL b-FGFを加えたグルタミン含有α-MEMに懸濁し、温度応答性細胞培養ディッシュ(CellSeed Inc.、東京、日本)に、細胞密度1×104cells/cm2となるように播種した。ウェルを培養器に移動し、37℃、5%CO2環境下で10日間培養を行った。培養期間中、2~3日毎に、上記組成の培地交換を行った。細胞培養ディッシュ内で歯根膜細胞をシート状に培養することにより、歯根膜細胞シートを形成させた(図10)。
温度応答性細胞培養ディッシュを室温のクリーンベンチ内に移動させ、歯根膜細胞シートを剥離させた。剥離・回収した歯根膜細胞シートを、25G針(テルモ、東京、日本)を用いてインプラントに沿う適切な形状に加工した。加工した歯根膜細胞シートを、ワイヤーにレジン固定したHAインプラントの全周に、緊密に巻き付けた(図11)。
4週齢のC57BL/6マウスの下顎第二臼歯(M2)を対象とし、25G針を用いてM2歯根周囲の歯根膜組織をM2の表面から剥離させた後、同歯を抜歯した。その後、M2の歯根間の中隔骨を、歯科用マイクロモーター(Viva-Mate Plus, ナカニシ, 東京, 日本)および歯科用リーマー(MANI, 栃木, 日本)を用いて除去した。さらに、抜歯窩に残存歯根膜を残さないように、歯科用リーマーを利用して歯槽壁全周から歯根膜組織を掻爬した。
マイクロCTの結果から、宙吊り移植されたインプラント体は、移植28日目においてインプラント表層と周囲歯槽骨との間に明瞭な歯根膜腔が認められた(図13)。さらに、HE染色像において、インプラント表層からセメント質・歯根膜・歯槽骨といった天然歯の歯周組織と同等の組織構造が認められ、顎骨に生着していることが示された(図14)。また、アザン染色により、インプラント表層と周囲歯槽骨をつなぐ走行明瞭な歯根膜線維の存在が明らかになった(図15)。
実験用動物であるビーグル成犬(Toyo-beagle;ORIENTAL YEAST Co.,Ltd.,東京,日本)のイヌ顎骨を用いてマイクロCT撮影(In vivo Micro X-ray CT System;R_mCT,リガク,東京,日本)を行い、イヌ下顎骨内に存在する歯における歯根長や歯根幅の測定を行った(画像データの処理は、統合画像処理ソフト(i-VIEW-3DX,モリタ,大阪,日本)を用いて行った)。その結果、ビーグル成犬の下顎第一大臼歯(M1)の近心根は、歯根形態がストレート形状をしており、歯根長(12.560mm)、歯根径(5.493mm)ともに、ヒト臨床用のバイオハイブリッドインプラントの移植窩として適していることを見出した。
本実施例では、上記(1)にて計測された移植窩に挿入可能なインプラントであり、ヒトの歯科臨床にて使用されているハイドロキシアパタイト(HA)コーティングインプラント(京セラメディカル社製、POI-EX FINATITEテーパータイプ, HAC34-12TP MF:直径3.4mm、長さ12mm)を選択した。
バイオハイブリッドインプラントの歯根膜形成・成熟を促進させるために、動物固有の咬合負荷を機械的刺激として付与することができるインプラント移植用デバイスを開発した。
ビーグル成犬に全身麻酔(ケタミン・キシラジン混合液:[配合比率]ケタミン(80mg/kg;Ketalar 500mg;Daiichi Sankyo Propharma Co.,Ltd.,Tokyo,Japan)、キシラジン(8mg/kg;Selactar 2% injection;Bayer HealthCare, Tokyo,Japan)を施し、イヌ口腔内の歯石除去を行った。
移植開始から摘出までの9週間の観察期間において、インプラントの脱落や細菌感染、重度の炎症所見を示したサンプルは認められなかった。経時的なレントゲン所見から、移植後3~5週目にかけて移植窩内壁側からインプラント側に向けて歯槽骨の再生が認められた。移植7~9週目では、インプラント表面と移植窩内壁の歯槽骨との間に歯根膜腔を認めた状態で顎骨に生着していることが示された。一方、歯根膜組織をすべて除去した対照群においても、同様にインプラント周囲への歯槽骨再生が認められたものの、健全な歯根膜組織を残存させた実験群の方が明瞭な歯根膜腔が確認された(図24、25)。
Claims (14)
- 機能的な歯周組織形成を可能とする歯科用インプラントデバイスであって、
前記インプラントデバイスは、歯科用インプラント本体、および、インプラント固定具、を備え、該歯科用インプラント本体は該インプラント固定具に固定されており、
前記インプラント固定具は、インプラントデバイス設置時に前記インプラント本体が移植部に挿入され宙吊りされた状態となるよう前記インプラント本体に固定される部分と、対象における前記インプラント本体の移植部に隣接する歯に固定される部分を備え、前記移植部に隣接する歯からの機械的刺激が前記インプラント本体に伝達可能なように構成されており、
前記インプラントデバイスは、前記インプラント固定具が前記インプラント本体と前記移植部に隣接する歯とに固定された状態で、前記インプラント本体が前記移植部に挿入し宙吊りされるように、前記対象の口腔内に設置されることを特徴とする、
インプラントデバイス。 - 請求項1に記載のインプラントデバイスであって、
前記移植部が、抜歯窩であることを特徴とする、
インプラントデバイス。 - 請求項2に記載のインプラントデバイスであって、
前記抜歯窩が、抜歯から7日以内の抜歯窩であることを特徴とする、
インプラントデバイス。 - 請求項2または3に記載のインプラントデバイスであって、
前記インプラント本体は、前記抜歯窩の底面に接触しないように前記抜歯窩に挿入され、前記インプラント固定具によって固定されることにより、前記インプラント本体が前記抜歯窩の底面に接触しない状態を維持されることを特徴とする、
インプラントデバイス。 - 請求項1~4のいずれか1項に記載のインプラントデバイスであって、
前記インプラント固定具は、前記インプラント本体の移植部に隣接する両側の歯に固定されることを特徴とする、
インプラントデバイス。 - 請求項1~5のいずれか1項に記載のインプラントデバイスであって、
前記インプラント固定具の素材が、金属材料、セラミック材料、高分子材料、硬質の繊維材料、および、硬化ゴムからなる群から選択されることを特徴とする、
インプラントデバイス。 - 請求項1~6のいずれか1項に記載のインプラントデバイスであって、
前記インプラント本体の表面の全体または一部に、歯根膜組織由来または歯胚組織由来の細胞塊が配置されていることを特徴とする、
インプラントデバイス。 - 請求項7に記載のインプラントデバイスであって、
前記歯胚組織由来の細胞塊が、歯胚間葉組織由来または歯小嚢組織由来の細胞塊であることを特徴とする、
インプラントデバイス。 - 請求項7または8に記載のインプラントデバイスであって、
前記細胞塊が、歯根膜組織由来の細胞シートであることを特徴とする、
インプラントデバイス。 - 請求項1~9のいずれか一項に記載のインプラントデバイスであって、
前記インプラント本体の表面全体またはその一部に、表面コーティング剤のコーティング層をさらに含むことを特徴とする、
インプラントデバイス。 - 請求項10に記載のインプラントデバイスであって、
前記表面コーティング剤が、ハイドロキシアパタイト、α-リン酸三カルシウム、β-リン酸三カルシウム、および、コラーゲンからなる群より選択されることを特徴とする、インプラントデバイス。 - 非ヒト哺乳動物への歯科用インプラントの移植方法であって、前記移植方法は、
(A)機能的な歯周組織形成を可能とする歯科用インプラントデバイスを準備するステップ、
ここで、前記インプラントデバイスは、歯科用インプラント本体、および、インプラント固定具、を備え、該歯科用インプラント本体は該インプラント固定具に固定されており、
前記インプラント固定具は、インプラントデバイス設置時に前記インプラント本体が移植部に挿入され宙吊りされた状態となるよう前記インプラント本体に固定される部分と、非ヒト哺乳動物における前記インプラント本体の移植部に隣接する歯に固定される部分を備え、前記移植部に隣接する歯からの機械的刺激が前記インプラント本体に伝達可能なように構成されている;および、
(B)前記インプラントデバイスを前記非ヒト哺乳動物の口腔内へ設置するステップ、
ここで、前記インプラントデバイスは、前記インプラント固定具が前記インプラント本体と前記移植部に隣接する歯とに固定された状態で、前記インプラント本体が前記移植部に挿入し宙吊りされるように、前記非ヒト哺乳動物の口腔内に設置される;
を含む、
移植方法。 - 請求項12に記載の移植方法であって、
前記移植部は、抜歯から7日以内の抜歯窩であることを特徴とする、
移植方法。 - 請求項12または13に記載の移植方法であって、
前記ステップ(B)において、前記インプラント本体は、前記抜歯窩の底面に接触しないように前記抜歯窩に挿入され、前記インプラント固定具によって固定されることにより、前記インプラント本体が前記抜歯窩の底面に接触しない状態を維持されることを特徴とする、
移植方法。
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