JP7227575B2 - 歯科用インプラントデバイス - Google Patents

Description

本発明は、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に関する。

虫歯や歯周病により喪失した歯の機能を再び獲得するために種々の治療手段が知られている。例えば、金属やセラミックス等の人工材料により作製される義歯を歯根に埋める方法が知られている。また、例えば、完全に歯根まで喪失した場合には、健康な歯にブリッジをかけつつ義歯を置く方法が知られている。

さらに近年、この歯科置換医療の先端的治療法の一つとして、口腔インプラント治療が実施されている。口腔インプラント治療とは、喪失歯部位の顎骨にチタン等の人工歯根を植立する手段である。

しかし、天然歯の歯根と、歯科用インプラント（人工歯根）には大きな違いが存在する。それは、天然歯の歯根は歯周組織の一部である歯根膜で被われていているのに対し、歯科インプラントの移植部位には、通常、歯根膜を有していないことである。

天然歯の周囲には、歯根側のセメント質と外側の歯槽骨を繋ぐ線維状の歯根膜組織が存在する。セメント質は、歯根面の保護と歯根膜を歯根面に付着させる機能を有している。また、歯根膜は、大きく分けて、１）咬合力の緩衝作用、２）歯の移動能（歯科矯正治療などに用いられるメカニクス）、および、３）咬合および矯正などの侵害刺激（痛み刺激等）を中枢神経系へ伝える神経伝達機能の３つの機能を有することが知られている。このうち、特に歯根膜は、歯の咬合力を緩衝するために、歯根の長軸方向に対して垂直方向に走行する繊維を有しており、この歯根膜組織における線維の走行が、歯根膜の機能発現のために必要不可欠な構成であることが知られている。

しかしながら、通常の歯科用インプラントを移植した場合、インプラント移植部位に天然歯の周囲に存在するような機能的な歯周組織を形成することができない。そのため、歯科インプラントの移植部位は、長期間の使用における咬合力により、それらを支える歯槽骨の吸収を引き起し、使用に耐えることができなくなるという問題点を有していた。

これまでに、歯科用インプラントの表面に歯胚組織由来または歯根膜組織由来の細胞塊を配置して移植に供することにより、インプラント移植後のインプラント表面に機能的な歯周組織を形成させることが提案されている（特許文献１）。

ＷＯ２０１３／１１５１２８

前記特許文献１に記載の技術は、インプラント移植後のインプラント表面に機能的な歯周組織を形成させることができる技術として有望なものであるが、この技術を利用するためには、あらかじめ歯胚組織由来または歯根膜組織由来の細胞塊を準備する必要があった。

本発明者らは、より簡易な方法でインプラント移植後のインプラント表面に機能的な歯周組織を形成させる方法について鋭意研究を行った結果、本発明を完成させるに到った。

すなわち本発明は、一実施形態において、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、
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。

また、本発明のデバイスは、一実施形態において、前記移植部が、抜歯窩であることを特徴とする。

また、本発明のデバイスは、一実施形態において、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。

また、本発明のデバイスは、一実施形態において、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。

また、本発明のデバイスは、一実施形態において、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。

また、本発明のデバイスは、一実施形態において、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。

また、本発明のデバイスは、一実施形態において、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。

また、本発明のデバイスは、一実施形態において、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。

また、本発明のデバイスは、一実施形態において、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。

また、本発明のデバイスは、一実施形態において、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。

また、本発明のデバイスは、一実施形態において、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。

また、本発明の他の実施態様は、対象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、
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。

また、本発明の方法は、一実施態様において、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。

また、本発明の方法は、一実施態様において、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。

また、本発明の方法は、一実施態様において、前記対象が非ヒト哺乳動物であることを特徴とする。

上記に述べた本発明の一または複数の特徴を任意に組み合わせた発明も本発明の範囲に含まれる。

図１は、マウス顎骨における下顎第二臼歯（Ｍ２）抜歯後の組織像を示す。 図２は、実施例において用いたインプラント固定具の設計図を示す。 図３は、実施例において用いた歯科用インプラントデバイス（歯科用インプラントおよびインプラント固定具）を示す。 図４は、マウス下顎Ｍ２抜歯モデルの抜歯窩への、本発明の歯科用インプラントデバイスの設置例を示す。 図５は、本発明の歯科用インプラントデバイスを用いてインプラント本体の移植を行った後の、組織の変化を継時的に示したマイクロＣＴ画像を示す。移植３０日目（約４ｗ）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る。 図６は、本発明の歯科用インプラントデバイスを用いてインプラント本体の移植を行ってから約４週間後の、インプラント本体周囲の組織像（ＨＥ染色像）を示す。インプラント本体の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ている。 図７は、本発明の歯科用インプラントデバイスを用いてインプラント本体の移植を行ってから約４週間後の、インプラント本体周囲の組織像（アザン染色像）を示す。インプラント本体の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示されている。 図８は、実施例２において行った、生体歯根膜細胞の回収方法の模式図を示す。 図９は、生体から回収した歯根膜細胞を分散し、細胞培養ディッシュに播種および培養して得られた細胞の組織像を示す。 図１０は、実施例２において作製した歯根膜細胞シートの組織像を示す。 図１１は、実施例２において作製した歯根膜細胞シート（左図）、および、当該歯根膜細胞シートを歯科用インプラント本体に巻き付けた状態の写真（右図）を示す。 図１２は、歯根膜細胞シートを巻きつけた歯科用インプラントを用いて、本発明のインプラントデバイスを準備した様子（上図）、および、インプラント手技の模式図（下図）を示す。 図１３は、本発明の歯科用インプラントデバイスを用いてインプラント本体の移植を行った後の、組織の変化を継時的に示したマイクロＣＴ画像を示す。移植から約４週間後において、インプラント表層と周囲歯槽骨との間に歯根膜腔が認められる。 図１４は、本発明の歯科用インプラントデバイスを用いてインプラント本体の移植を行ってから約４週間後の、インプラント本体周囲の組織像（ＨＥ染色像）を示す。インプラント本体の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１５は、本発明の歯科用インプラントデバイスを用いてインプラント本体の移植を行ってから約４週間後の、インプラント本体周囲の組織像（アザン染色像）を示す。インプラント本体の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示されている。 図１６は、本発明の歯科用インプラントデバイスに用いるインプラント固定具の設計例１～３を示す。 図１７は、本発明の歯科用インプラントデバイスに用いるインプラント固定具の設計例４を示す。 図１８は、本発明の歯科用インプラントデバイスに用いるインプラント固定具の設計例５を示す。 図１９はビーグル成犬の下顎骨のＣＴ撮影結果を示す。 図２０は、実施例３で使用されたインプラントを示す。 図２１は、想定されるヒト臨床手技と、実施例３における実験手順との対応関係を示す。 図２２は、実施例３において使用した、歯科用インプラントデバイス（歯科用インプラントおよびインプラント固定具）を示す。 図２３は、実施例３における歯科用インプラントデバイスの移植手順を示す。 図２４は、歯根膜が残存する抜歯窩に歯科用インプラントデバイスを移植した実験群と、歯根膜を除去した抜歯窩に歯科用インプラントデバイスを移植した対照群とにおいて、組織の再生を継時的に観察し、比較した組織像を示す。 図２５は、歯根膜が残存する抜歯窩に歯科用インプラントデバイスを移植した実験群と、歯根膜を除去した抜歯窩に歯科用インプラントデバイスを移植した対照群とにおいて、再生した組織を比較した結果を示す。 図２６は、歯根膜が残存する抜歯窩に歯科用インプラントデバイスを移植した実験群における、インプラント周囲の組織像を示す。 図２７は、歯根膜を除去した抜歯窩に歯科用インプラントデバイスを移植した対照群における、インプラント周囲の組織像を示す。 図２８は、被験動物の天然歯の歯根膜組織（実験前から存在していた歯根膜）の組織像を示す。

「インプラント」とは、一般に、医療目的でヒトまたは動物に対して使用される生体内に埋め込むための器具である。本明細書においては、「歯科用インプラント」とは、特に、対象に移植された際に、失われた歯を代替し得る歯科用の人工歯のことを言う。

本発明に係る歯科用インプラントデバイスは、歯科用インプラント本体（本願明細書において、単にインプラント体と呼ぶこともある）、および、インプラント固定具、を備える。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る。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。

本発明において、「機械的刺激」とは、例えば、振動、圧迫、摩擦等の物理的な刺激が挙げられるが、これらに限定されない。

歯科用インプラント本体とインプラント固定具とを上記のように構成することによって、本発明の歯科用インプラントデバイス（歯科用インプラント本体およびインプラント固定具）を対象の口腔内に適用すると、移植部に隣接する歯からの機械的刺激（例えば、振動、圧迫）がインプラント本体に伝達され、インプラントの移植部において歯周組織（特に歯根膜組織）の形成が促進される。歯根膜組織の形成に外部からの機械的刺激が重要であることは、例えばＷＯ／２０１１／１２５４２５にも示されている。

本発明において、「歯周組織」とは、主として歯の外層に形成されたセメント質、歯根膜、歯槽骨、および、歯肉から構成される組織をいう。本発明のインプラントデバイスの移植により、移植部に形成される歯周組織は、特に、セメント質、歯根膜、および歯槽骨である。本発明のインプラントデバイスの移植後に形成されるセメント質および歯根膜は、レシピエント側の歯槽骨や歯肉等と連結することにより、歯周組織を形成する。

セメント質、歯根膜、及び、歯槽骨は、組織染色などによって形態的に容易に特定することができる。染色方法としては、例えば、通常のヘマトキシリン・エオジン（ＨＥ）染色を用いることができる。組織染色を行うにあたり、当業者であれば、例えば、サンプルを４％パラフォルムアルデヒド（Ｐａｒａｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ：ＰＦＡ）にて固定し、１０％エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）にて脱灰し、パラフィン包埋し、その後、厚さ１０マイクロメートルの連続切片を作製するなどの工程を経て、ＨＥ染色を行うことができる。また、当業者であれば、上記例示以外にも、一般的な方法に従って組織染色を行い、組織学的評価を行うことが可能である。

本発明の歯科用インプラントデバイスは、口腔内の歯の欠失部に適用することができ、好ましくは抜歯窩に適用することができる。なお、本願明細書において、抜歯窩とは、抜歯等により歯肉に設けられた組織の欠損部位を意味し、特定の形状のものに限定されない。本発明のインプラントデバイスを抜歯窩に適用する場合には、例えば、抜歯後７日以内に適用することが好ましい。抜歯後およそ７日目までの抜歯窩の肉芽組織には間葉系幹細胞または前駆細胞が存在しており、これらの幹細胞または前駆細胞は様々な組織（例えば、歯根膜組織、歯槽骨、セメント質）へ分化し得ることが知られている（例えば、Ｎａｋａｊｉｍａ Ｒ．ｅｔ ａｌ．，Ｍｅｓｅｎｃｈｙｍａｌ ｓｔｅｍ／ｐｒｏｇｅｎｉｔｏｒ ｃｅｌｌ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｔｏｏｔｈ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｏｃｋｅｔｓ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｄｅｎｔａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ； ９３（１１）： １１３３－１１４０， ２０１４）。

また、本発明の歯科用インプラントデバイスを抜歯窩に適用する場合には、前記インプラント本体を、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し、前記インプラント固定具によって固定することにより、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することが好ましい。インプラント本体を、抜歯窩の底面に接触しない程度に抜歯窩に挿入し、固定および維持することにより、インプラント本体の抜歯窩への挿入部分全体にわたって、歯周組織を形成させることができる。本発明の歯科用インプラントデバイスを上記のように適用する場合、抜歯窩に挿入したインプラント本体と、抜歯窩の底面との距離は、例えば、０．１～５．０ｍｍ、好ましくは０．３～４．０ｍｍ、より好ましくは０．５～３．０ｍｍ、さらに好ましくは０．７～２．５ｍｍ、最も好ましくは１．０～２．０ｍｍに維持されてよい。抜歯窩に挿入したインプラント本体と、抜歯窩の底面との距離が近すぎる場合（例えば０．１ｍｍ以下）、または、距離が遠すぎる（例えば５．０ｍｍ以上）場合には、適切な歯周組織の形成が行われない可能性がある。なお、本願明細書において、上記のような態様でインプラントを移植することを「宙吊りインプラント移植」と呼ぶことがある。

本発明に使用されるインプラント本体の材料としては生体に対して為害性がなく、生体に親和性を有し、咬合に耐えうる強度の高い材料であれば、従来よりインプラント本体の材料として用いられているものを使用できる。インプラントの材料としては、例えば、金属製、金属合金製、プラスチック材料製、セラミック製、複合材料、骨代替材料等を挙げることができる。

本発明において、インプラント本体として使用し得る金属および金属合金としては、例えば、チタニウム、鋼鉄、鉄、合金鋼、鉄合金、チタニウム合金、ＣｏＣｒ合金、銀、銅、カルシウム、マグネシウム、亜鉛等を挙げることができる。

本発明において、インプラント本体として使用し得るプラスチック材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、テレフタル酸ポリエチレン、ポリアミド類、ポリウレタン類、ポリシロキサン類、ポリシロキサンエラストマー類、ポリエーテルエーテルケトン類、ポリスルホン類、ポリサッカライド類およびポリラクチド類等の重合体があげられる。

本発明において、インプラント本体として使用し得るセラミック材料としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタニウム、酸化シリコン等の酸化物または窒化物、例えば、ハイドロキシアパタイトのようなリン酸カルシウム、ガラスおよびガラスセラミック、好ましくは生理的条件下で溶解もしくは分解するガラスおよびガラスセラミック等があげられる。

本発明のインプラント本体に使用される材料は、生体適合性や力学的適合性の観点からは、チタンまたはチタン合金を用いることがより好ましい。また、骨代替材料としては、自家歯牙、同種個体より得られる歯牙、または、異種個体より得られる歯牙等を挙げることができる。

本発明に使用されるインプラント本体の形状や大きさは、移植先の環境（例えば、歯の欠損部の大きさや、隣接する歯との関係）に合わせて、当業者が適宜設計することができる。

本発明に使用されるインプラント固定具は、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限り、その形状、構造、材質は限定されず、当業者が自由に設計することができる。本発明において使用されるインプラント固定具における、インプラント本体に固定される部分は、例えば、図１６の設計例１～３のようにインプラント本体を挟み込むような設計であってよく、図１７の設計例４のようにレジンやセメント等で固定するような設計であってもよく、図１８の設計例５のように、環状に設計してもよい。また、本発明において使用されるインプラント固定具における、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も同様に、図１６の設計例１～３や図１８の設計例５のように隣接する歯を挟み込むような設計であってよく、図１７の設計例４のようにレジンやセメント等で固定するような設計であってもよい。なお、本発明の歯科用インプラントデバイスは、インプラント本体とインプラント固定具とが直接的に接触する設計である必要はなく、例えばインプラント本体とインプラント固定具とが、レジンやセメント等を介して間接的に接続する構成として設計してもよい。

また、本発明に使用されるインプラント固定具は、インプラント本体の移植物に隣接する両側の歯に固定されてもよく、隣接する片側の歯のみに固定されてもよい。当業者であれば、本願明細書に開示された設計例および技術常識に基づき、様々な態様でインプラント固定具を設計することができる。

本発明に使用されるインプラント固定具の素材は限定されないが、インプラント本体の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とするために、剛性と靱性を兼ね備えた素材とすることが好ましい。例えば、本発明に使用されるインプラント固定具の素材は、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が好ましい。

本発明においてインプラント固定具の素材として用いられる金属は、例えば、チタニウム、鋼鉄、鉄、合金鋼、鉄合金、チタニウム合金、ＣｏＣｒ合金、銀、銅、カルシウム、マグネシウム、亜鉛等を挙げることができる。

本発明においてインプラント固定具の素材として用いられるセラミック材料は、例えば、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタニウム、酸化シリコン等の酸化物または窒化物、例えば、ハイドロキシアパタイトのようなリン酸カルシウム、ガラスおよびガラスセラミック、好ましくは生理的条件下で溶解もしくは分解するガラスおよびガラスセラミック等があげられる。

本発明においてインプラント固定具の素材として用いられる高分子材料は、例えばプラスチック材料（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、テレフタル酸ポリエチレン、ポリアミド類、ポリウレタン類、ポリシロキサン類、ポリシロキサンエラストマー類、ポリエーテルエーテルケトン類、ポリスルホン類、ポリサッカライド類およびポリラクチド類等の重合体）、合成樹脂、レジン等が挙げられる。

本発明においてインプラント固定具の素材として用いられる硬質の繊維材料は、例えば、
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。

本発明においてインプラント固定具の素材として用いられる硬化ゴム（あるいは硬質ゴム）は、必要な剛性と靱性を備えるゴムであれば天然ゴムであっても合成ゴムであってもよく、当業者が適宜選択することができる。

また、本発明の一実施の態様においては、歯科用インプラント本体は、その表面上に、表面コーティング剤のコーティング層を形成させることができる。本明細書において「表面コーティング剤」とは、インプラントへ細胞を接着させる際の足場の形成に使用され得るものをいう。インプラント表面に形成される表面コーティング剤のコーティング層は、インプラントへの細胞の接着を向上させることができる。

本発明に使用される表面コーティング剤としては、例えば、ハイドロキシアパタイト、α―ＴＣＰ（リン酸三カルシウム）、β―ＴＣＰ、または、コラーゲン等のゲル材料を挙げることができる。特に、ハイドロキシアパタイトは、骨形成を促進させる生物活性を有しており、インプラント移植後のインプラント本体周囲におけるセメント質形成の促進や、インプラントの骨への生着を促進させることができる。このような点において、ハイドロキシアパタイトは、本発明に使用される表面コーティング剤として好ましい。

本発明に使用される表面コーティング剤は、インプラント本体の表面全体または一部であって、インプラント移植時にレシピエント側の組織（例えば、抜歯窩の組織）に囲まれる表面上を覆うようにコーティングすることができる。また、表面コーティング剤のコーティング層は、インプラントと、インプラントへ配置する細胞塊との間に介在するように形成されてよい。

インプラント移植時に、レシピエント側の組織（例えば、抜歯窩の組織）に囲まれるインプラント本体の表面上とは、インプラント移植直後にレシピエントの歯の欠損部内へ埋もれる部分をいう。この部分は、将来、レシピエントの歯周組織と連結する部分となる。

なお、本発明のインプラント本体の材料として、例えばハイドロキシアパタイトを使用する等、表面コーティング剤と同様の効果を有するものを使用してもよい。この場合、インプラント本体への表面コーティング剤の適用は不要であるが、さらに他の表面コーティング剤を適用してもよい。

表面コーティング剤のインプラント本体へのコーティングは、当業者に周知の方法により行うことができる。例えば、ハイドロキシアパタイトをインプラント本体にコーティングする際には、蒸着、プラズマ溶射法等により行うことができる。表面コーティング剤の層の厚さや表面コーティング剤のコーティングの範囲は、コーティング対象のインプラント本体や移植先の状態等に応じて、当業者が適宜設定することができる。本発明の一実施の態様においては、例えば、コーティング層の厚みを、１μｍ～２μｍとすることができる。また、上記のように表面コーティング剤のコーティング層をインプラント本体の表面に形成させる以外に、ハイドロキシアパタイトなどの表面コーティング剤が、すでにコーティングされている市販のインプラント本体を本発明に使用してもよい。

本発明の一実施形態においては、インプラント本体の表面の全部または一部に、歯根膜組織由来または歯胚組織由来の細胞塊が配置してよい。歯科用インプラントの表面に歯胚組織由来または歯根膜組織由来の細胞塊を配置して移植に供することにより、インプラント移植後のインプラント表面に機能的な歯周組織を形成させ得ることは、例えばＷＯ２０１３／１１５１２８に開示されており、本発明のインプラントデバイスとの組み合わせにより相乗効果を得ることができる。

本明細書において、「細胞塊」とは、由来する組織の全体又はその一部であって、組織を形成している細胞間同士の機能的な結合を少なくとも部分的に維持しているものをいう。インプラント本体への配置の容易性の観点から、細胞塊は細胞シートであることが好ましい。本明細書において、「細胞シート」とは、複数の細胞どうしが接着し、シート状となっているものをいう。

本発明において用いる細胞シート（例えば歯根膜組織由来の細胞シート）の準備の方法は限定されず、当業者が公知の方法を用いて準備することができる。例えば、生体から採取した歯根膜組織を分散させた後、培養液を満たした細胞培養用のディッシュ（あるいは、コラーゲンゲルやマトリゲル（商標）等の足場材料でコートしたディッシュ）で培養することにより、歯根膜組織由来の細胞シートを準備することができる。細胞シートの材料となる歯根膜細胞は、例えば抜歯した歯（例えば抜歯した親知らず）の歯根膜から採取してもよく、抜歯をせずに正常な歯牙の歯根膜組織を一部切除し、用いてもよい。また、他の方法としては、ＥＳ細胞、ｉＰＳ細胞、各種組織幹細胞等から分化誘導させた歯根膜細胞を用いて、細胞シートを準備してもよい。

本明細書において「歯胚」とは、将来歯になることが決定付けられた歯の初期胚であり、歯の発生ステージで一般的に用いられる蕾状期（Ｂｕｄ ｓｔａｇｅ）、帽状期（Ｃａｐ ｓｔａｇｅ）から鐘状期（Ｂｅｌｌ ｓｔａｇｅ）までの段階のものを指し、特に歯の硬組織としての特徴である象牙質、エナメル質の蓄積が認められない組織である。

本発明においては、例えば、帽状期、鐘状期前期、鐘状期後期にある歯胚組織を使用することができる。これらの帽状期、鐘状期前期、鐘状期後期にある歯胚は、インプラント本体とともに移植された場合に、機能的な歯周組織への高い分化能を有する点において好ましい。特に、鐘状期前期にある歯胚を使用することがより好ましい。鐘状期前期にある歯胚由来の細胞塊は、セメント質の形成を伴う機能的な歯周組織の形成をより促進させることができる点において好ましい。なお、例えば、マウスの場合、胎齢１３～１５日が帽状期に相当し、胎齢１６～１８日が鐘状前期に相当し、胎齢１９日～生後が鐘状後期に相当する。

また、本発明においては、細胞培養技術により人工的に形成した「再生歯胚」を使用することもできる。再生歯胚を使用する場合にも、好ましい発生段階において細胞塊を採取することができる。本発明に使用される再生歯胚は、どのような方法で作製したものであってもよいが、例えば、間葉系細胞で実質的に構成される第１の細胞集合体と、上皮細胞で実質的に構成される第２の細胞集合体を密着させて配置する工程と、第１及び第２の細胞集合体を支持担体の内部で培養する工程と、を含む方法によって作製することができる。

再生歯胚の製造方法は、例えば、国際公開第２００６／１２９６７２号パンフレット、特開２００８－２９７５６号公報、特開２００８－２０６５００号公報、特開２００８－２０００３３号公報、特開２００８－２９７５７号公報、国際公開第２０１１／０５６００７号パンフレット、国際公開第２０１１／０５６００８号パンフレットに記載されており、それら各文献の開示は全体として本明細書に参照として組み込まれる。

歯胚および他の組織は、哺乳動物の霊長類（例えばヒト、サルなど）、有蹄類（例えばブタ、ウシ、ウマなど）、小型哺乳類のげっ歯類（例えばマウス、ラット、ウサギなど）のほか、イヌ、ネコなど種々の動物の顎骨や歯周組織等から採取することができる。歯胚および組織の採取、ならびに、歯胚からの組織の分離は、通常、組織の採取で用いられる条件をそのまま適用すればよく、無菌状態で取り出し、適当な保存液に保存すればよい（ただし、厳密な無菌状態でなくともよい）。なお、本発明に使用し得るヒトの歯胚としては、第３大臼歯（いわゆる親知らず）の歯胚のほか、胎児歯胚を挙げることができるが、自家組織の利用の観点から、親知らずの歯胚を用いることが好ましい。

本発明に使用され得る歯胚組織由来の細胞塊には、歯胚間葉組織、歯小嚢組織等が含まれる。歯胚間葉組織は、蕾状期、帽状期、または鐘状期前期の歯胚中に存在する。また、歯小嚢組織は、鐘状期前期および鐘状期後期の歯胚に存在する。また、本発明に使用される歯根膜組織は、完成歯より採取することができる。歯胚組織からの歯胚間葉組織、歯小嚢組織等の組織の分離、および、完成歯からの歯根膜組織の分離は、通常、組織の採取で用いられる条件をそのまま適用すればよく、無菌状態で取り出し、適当な保存液に保存すればよい。この際、分離を容易に行うため酵素を用いてもよい。酵素としては、ディスパーゼ、コラゲナーゼ、トリプシン等を挙げることができる。

また、細胞塊は、生体より摘出した組織を物理的に幾つかの細胞の塊へ切断して使用することもできる。このとき、細胞塊は、組織を形成していた際の細胞間同士の機能的な結合が部分的に保たれるように切断されることが好ましい。特に、切断後の細胞塊が、組織の外側および内側が区別可能に形状を保持していることがより好ましい。このように、本発明に使用される細胞塊は、組織を形成していた際の細胞間同士の機能的な結合を部分的に有していることにより、インプラント本体とともに移植された際に、正常な機能を有する歯周組織の形成を可能とする。なお、切り離された細胞塊の形状は、インプラント本体の表面上へ配置しやすい形状を有していれば特に制限されず、例えば、短冊状のように細長く切り離すことができる。このような細胞塊の切り離しは、通常、組織の採取で用いられる条件をそのまま適用すればよい。

インプラント本体の表面上へ細胞塊を配置する方法は、特に制限されない。例えば、短冊状に切り離した細胞塊を、互いの細胞塊が重ならないようにインプラント本体の表面上へ貼り付けることができる。または、互いの細胞塊が重ならないようにインプラント本体の表面上へ巻き付けるようにして、配置することもできる。このとき、細胞塊を貼りつけたインプラント本体を大気中で少し乾燥させると、接着性が向上する。また、インプラント本体の表面上に表面コーティング剤のコーティング層を有しているときは、表面コーティング剤のコーティング層のさらに表面へ細胞塊を配置することができる。

本発明の一態様において、細胞塊をインプラント本体の表面上へ配置する位置は、インプラント本体の移植後に、レシピエント側の組織（例えば、抜歯窩の組織）に囲まれる表面上の全体または一部に配置することができる。また、インプラント本体がレシピエント側の組織に移入される範囲まで配置されていることが好ましい。また、細胞塊において、組織の内側を形成した側面が、インプラント表面に接触するように配置されることが好ましい。このように配置することで、組織の外側を形成していた側面がレシピエントの歯槽骨と対向することになる。

本発明の別の態様は、本発明の歯科用インプラントデバイスを用いて対象へ歯科用インプラントデバイスを移植する方法に関する。本発明に係る歯科用インプラントの移植方法を適用することができる動物は限定されないが、例えば、ヒト、ウシ、ウマ、ブタ、イヌ、ネコ、マウス等を含む哺乳動物に適用することができる。なお、インプラント本体に歯根膜組織由来または歯胚組織由来の細胞塊を配置して移植する場合には、レシピエントを、当該歯胚組織または歯根膜組織を摘出した動物と同種とすることが好ましく、歯胚組織または歯根膜組織を摘出した個体と同一個体とすることがさらに好ましい。

インプラントの移植部位は、当業者が、目視やＣＴ画像などによって形態的に容易に観察することができる。ＣＴ画像やＣＴ断面像も、当業者に公知の機器を用いることにより、容易に撮影することができる。ＣＴ撮影には、例えば、実験動物用３ＤマイクロＸ線ＣＴ Ｒ＿ｍＣＴ（リガク）を用いることができ、例えば、９０ｋＶ，１５０ｍＡ、断層厚１０ｍｍのような条件下で行うことができる。また、当業者であれば、ＣＴ撮影後、適当な画像解析ソフトを用いて画像構築及び解析等を行うことができる。画像解析ソフトとしては、例えば、小動物用画像ファイリングソフトウェア ｉ－ ＶＩＥＷ タイプＲ、および高精細３Ｄ／４Ｄ画像解析ソフトウェア Ｉｍａｒｉｓ（Ｂｉｔｐｌａｎｅ）を用いることができる。また、当業者であれば、上記例示以外にも、同様の機器を用いて適切な条件を設定し、同様な画像解析ソフトを利用して、ＣＴ撮影及び解析を行うことが可能である。

本発明のインプラントデバイスによれば、レシピエントへの移植後において、インプラント本体の周囲に機能的な歯周組織を形成させることができる。本発明において、機能的な歯周組織とは、（ｉ）機能的なセメント質および機能的な歯根膜を有している、または、（ｉｉ）機能的な神経線維を有していることを言い、好ましくは、（ｉ）および（ｉｉ）の両方の特徴を有しているものをいう。

すなわち、機能的な歯周組織は、例えば、機能的なセメント質および機能的な歯根膜を有している否かで評価することができる。機能的なセメント質および機能的な歯根膜とは、例えば、ＨＥ染色、アザン染色等による組織学的分析をした際に、天然歯の歯周組織と同等の層構造を有しているかを確認することで評価することができる。ここで、天然歯の歯根膜は、通常、歯根の長軸方向に対して垂直方向に走る歯根膜の繊維を有している。この歯根膜は、特に、歯の咬合力を支えるのに重要な役割を担っている。従って、天然歯と同様に、インプラントの長軸方向に対して垂直に走る歯根膜の線維が形成されているかを解析することで、特に歯根膜の機能を評価することができる。歯周組織の形態の解析や歯根膜の走行の解析は、上記方法の他、例えば、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡によりその形態を観察することも可能である。また、歯周組織における、硬組織－線維性組織－硬組織の３層構造を確認するために、例えば、Ｘ線マイクロアナライザーを用いて元素の分布を解析することにより、歯周組織の層構造を確認することができる。

別の方法としては、矯正力の負荷に対する骨リモデリングの機能を評価することができる。または、移植後のインプラントが矯正力の負荷により移動可能であるか否かを解析することで評価することができる。骨リモデリングの評価には、例えば、矯正力の負荷後に骨形成マーカーおよび／または骨吸収マーカーの発現を解析することで評価できる。

また、機能的な歯周組織は、例えば、機能的な神経線維を有しているか否かで評価することができる。機能的な神経線維とは、歯周組織に対する刺激等があった場合に、中枢神経系へ刺激を伝達することができる神経線維をいう。神経線維が機能的であるか否かは、例えば、評価対象の歯周組織に対して矯正力の負荷による刺激を加えた後、三叉神経路核におけるｃ－ｆｏｓの発現解析により評価することができる。

なお、本明細書において用いられる用語は、特定の実施態様を説明するために用いられるのであり、発明を限定する意図ではない。

また、本明細書において用いられる「含む」との用語は、文脈上明らかに異なる理解をすべき場合を除き、記述された事項（部材、ステップ、要素、数字など）が存在することを意図するものであり、それ以外の事項（部材、ステップ、要素、数字など）が存在することを排除しない。

異なる定義が無い限り、ここに用いられるすべての用語（技術用語及び科学用語を含む。）は、本発明が属する技術の当業者によって広く理解されるのと同じ意味を有する。ここに用いられる用語は、異なる定義が明示されていない限り、本明細書及び関連技術分野における意味と整合的な意味を有するものとして解釈されるべきであり、理想化され、又は、過度に形式的な意味において解釈されるべきではない。

本発明の実施態様は模式図を参照しつつ説明される場合があるが、模式図である場合、説明を明確にするために、誇張されて表現されている場合がある。

第一の、第二のなどの用語が種々の要素を表現するために用いられるが、これらの要素はそれらの用語によって限定されるべきではないことが理解される。これらの用語は一つの要素を他の要素と区別するためのみに用いられているのであり、例えば、第一の要素を第二の要素と記し、同様に、第二の要素は第一の要素と記すことは、本発明の範囲を逸脱することなく可能である。

本明細書において、数値範囲等を示すのに用いられるあらゆる数値は、特に明示がない限り、用語「約」の意味を包含するものとして解釈される。例えば、「１０倍」とは、特に明示がない限り、「約１０倍」を意味するものと理解される。

本明細書中に引用される文献は、それらのすべての開示が、本明細書中に援用されているとみなされるべきであって、当業者は、本明細書の文脈に従って、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、それらの先行技術文献における関連する開示内容を、本明細書の一部として援用して理解する。

以下において、本発明を、実施例を参照してより詳細に説明する。しかしながら、本発明はいろいろな態様により具現化することができ、ここに記載される実施例に限定されるものとして解釈されてはならない。

実施例１：宙吊りインプラント移植モデル

最近の歯科研究において、歯を抜いた直後の抜歯窩から採取される肉芽組織には、骨髄由来幹細胞とは細胞性質の異なる抜歯窩由来幹細胞が同定されており、これらの細胞は多分化能を有する幹細胞としての性質ばかりでなく、歯周組織形成（セメント質・歯根膜・歯槽骨）を可能とすることが示されている（Ｎａｋａｊｉｍａ Ｒ． ｅｔ ａｌ．， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｄｅｎｔａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ； ９３（１１）： １１３３－１１４０， ２０１４．）

本実施例においては、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するために、以下の実験を行った。

（１）抜歯窩における歯根膜組織
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。

結果
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）。

（２）宙吊り固定インプラント移植モデル
（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。

（ｂ）インプラントデバイス作製
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）。

（ｃ）マウスへの移植
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）。

インプラント体を移植したマウスは、移植直後、７日、１４日、２１日目にマイクロＣＴ撮影を行い（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、インプラント体とレシピエントの歯槽骨における結合を経時的に評価した。また、移植３０日目（４週）において、インプラント体を含む顎骨を摘出し、前述の方法にて処理したサンプルを組織学的評価（ＨＥ， Ａｚａｎ染色）にて行った。

（３）結果
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）。

これらのことから、本発明の方法によってインプラントを移植することで、正常な歯周組織を有するインプラントを実現できることが示された。

歯根膜組織は、対合歯との咬合負担のような機械的刺激によって組織の成熟化、線維走行の適正化がなされることが知られており、実験的に対合歯を抜歯して咬合負担を与えなくした場合では、歯根膜組織の幅の減少や、線維走行の乱れが生じることが示されている（Ｋａｎｅｋｏ Ｓ． ｅｔ ａｌ．， Ｊ． Ｐｅｒｉｏｄｏｎｔａｌ Ｒｅｓ． ３６， ９‐１７， ２００１．）。また、これまでの研究により、音波振動による機械的刺激が、歯周組織形成において、歯根膜の幅や線維走行に重要な影響を与えることが知られている（例えば、ＷＯ／２０１１／１２５４２５）。すなわち、本発明においても、インプラントを間接的に固定した隣接歯（Ｍ１およびＭ３）からの機械的刺激がインプラントを介して歯根膜組織に伝わることにより、正常な歯周組織の形成を促したと考えられる。

実施例２：歯根膜細胞シートを用いた宙吊りインプラント移植モデル

本実施例においては、実施例１に示した宙吊りインプラントとは別途歯根膜細胞シートを準備し、宙吊りインプラントに巻きつけて移植するモデルを示す。

（１）インプラントデバイスの作製
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。

（２）歯根膜細胞シートの作製、インプラントへの巻き付け
（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％ＣＯ_２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）。

（ｂ）マウス歯根膜細胞シート作製
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１×１０^４ｃｅｌｌｓ／ｃｍ^２となるように播種した。ウェルを培養器に移動し、３７℃、５％ＣＯ_２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）。

（ｃ）マウス歯根膜細胞シートのインプラントへの巻き付け
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）。

（３）マウスへの移植
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。

次に、上記の歯根膜細胞シートを巻きつけたインプラントデバイスをＭ２抜歯窩に挿入し、隣接歯であるＭ１近心側／Ｍ３遠心側にレジン固定を行った。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１２）。

インプラント体を移植したマウスは、移植直後、７日、１４日、２１日目にマイクロＣＴ撮影を行い（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、インプラント体とレシピエントの歯槽骨における結合を経時的に評価した。また、移植３０日目（４週）において、インプラント体を含む顎骨を摘出し、前述の方法にて処理したサンプルを組織学的評価（ＨＥ， Ａｚａｎ染色）にて行った。

（４）結果
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）。

これらのことから、移植部位に残存歯根膜の存在しないケースにおいても、人工的に製造した歯根膜細胞シートと、本発明の宙吊りインプラント移植モデルを併用することにより、正常な歯周組織を有するインプラントを実現できることが示された。

実施例３：大型動物における宙吊りインプラント移植モデル

本実施例においては、本発明の宙吊りインプラント移植モデルのヒト臨床への利用可能性を探るため、大型動物であるイヌを用いて実験を行った。

（１）イヌ下顎骨における次世代型インプラント移植部位の選定（図１９）
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。

（２）使用インプラント材料の選択（図２０）
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。

同インプラントのＨＡ表面組成においては、ブラスト処理によって粗面化したインプラント表面に、ハイドロキシアパタイトが約３０００℃のフレーム溶射法によって被膜化され、真空熱処理によって結晶化されている。ハイドロキシアパタイトの厚みは約２０μｍ、Ｃａ／Ｐ比１．６６、結晶化度５５％であり、良質かつ安定、優れた生体親和性を有するものである。インプラント体の上部には、同社製のポストアバットメント（京セラメディカル社製、ポストＡＢ ＥＸ ３４－１．０Ｓ）を装着し、歯肉上部に２ｍｍ程度露出させておき、下記に記す「宙吊り固定デバイス」と連結可能な機構を付与した。

（３）宙吊り固定デバイス（イヌ顎骨用）の作製（図２１、２２）
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。

まず、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。次に、移植窩となるイヌ下顎第一大臼歯（Ｍ１）を歯科用レントゲンにて撮影し、歯根形態と歯根長の情報を得た。続けて、親水性ビニルシリコーン印象材（エグザミックスファイン；株式会社ジーシー、東京、日本）、咬合採得用ビニルシリコーン印象材（エグザバイトIII；株式会社ジーシー、東京、日本）を用いて、イヌ上顎・下顎歯列の印象採得および咬合採得を行った。採得された印象材に、超硬質石膏（ニューフジロック；株式会社ジーシー、東京、日本）を流し込み、硬化させて高精度なイヌ歯列模型を作製した。

取得したレントゲン情報から、Ｍ１近心歯根の歯根長と歯根幅を計測し、イヌ歯列模型上にて、Ｍ１近心歯根を想定した移植窩と同等の形状の穴を歯科用マイクロモーター（Ｖｉｖａ－Ｍａｔｅ Ｐｌｕｓ，ナカニシ，東京，日本）にて形成した。この際、Ｍ１遠心歯根の歯冠部は削合せずに残すようにした。次に、移植窩を形成したイヌ歯列模型上にて、Ｍ１近心歯根の前方に位置する第４小臼歯（Ｐ４）と、上記にて削合せずに残したＭ１遠心歯冠部に対して、蝋型採得（ワックスアップ）を行って冠形態を付与し、鋳造にてそれぞれの歯牙に適合する金属冠を作製した。作製した金属冠は、１２％金銀パラジウム合金（ＧＣキャストウェルＭＣ；ジーシー、東京、日本）を使用して、厚さ１ｍｍ程度にて作製した。

続けて、歯科用コバルトクロム合金線（サンコバルト クラスプ線φ１．０ｍｍ；デンツプライシロナ株式会社、東京、日本）を用いて、Ｐ４およびＭ１遠心歯冠部の金属冠をつなぐように、頬側と舌側の両方から歯肉縁の形態に沿わせて付与し、歯科用金ろう（ＩＦＫプレソルダーＧ；石福金属工業株式会社、東京、日本）にて、金属冠とコバルトクロム合金線をろう付けした。最後に、上記（２）のＨＡコーティングインプラント上部に連結されたポストアバットメント部分に適合する維持装置（左右に雄部構造あり）を蝋型採得（ワックスアップ）にて作製・鋳造した。同様にコバルトクロム合金線側にも、この維持装置を受ける雌部構造を作製し、インプラントが挿入される部分に歯科用金ろうを用いて固定した。この維持装置の機構により、約１～１０角度のインプラント埋入軸の調整が可能となり、移植の際に移植窩内壁とインプラントが接触せずに適切な位置を確保することを可能とした。最終的なインプラントの位置（ポストアバットメントの口腔内における高さ）は咬合平面よりも低く設定し、インプラントが直接的に対合歯と咬合しないように設計した。

（４）イヌ下顎骨における宙吊り固定インプラント移植の方法（図２３）
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。

移植窩となるイヌ下顎第一大臼歯（Ｍ１）を対象に、歯科用マイクロモーター（Ｖｉｖａ－Ｍａｔｅ Ｐｌｕｓ，ナカニシ，東京，日本）を用いて、近心根と遠心根の分岐部で歯牙を切断し、歯根周囲にある歯根膜組織を損傷しないようにＭ１近心根のみを抜歯した。上記（３）にて作製した宙吊り固定デバイスを口腔内に試適し、イヌ歯列模型と同じ部位に収まるように微調整した。その後、ポストアバットメントが装着されたインプラントを宙吊り固定デバイスに連結した。そして、宙吊り固定デバイスと一体になったインプラントを移植窩（抜歯したＭ１近心根部）に移植（挿入）した後に、デバイスの金属冠（Ｐ４，Ｍ１遠心部）を歯科用セメント（パナビアＶ５；クラレノリタケデンタル株式会社、東京、日本）を用いて、それぞれの歯牙に固定した。

本研究における対照群としては、Ｍ１近心根の抜歯後に、抜歯窩内壁の歯根膜組織を機械的にすべて除去したモデルを作製し、同様にインプラント移植を行った。移植後に、歯科用レントゲンにてインプラントの埋入角度を確認し、移植窩内壁とインプラントが接触しないように微調整した。移植されたインプラントの前後部分の歯肉を縫合（ソフトレッチ５－０；株式会社ジーシー、東京、日本）した。

移植後の経過を２週間ごとに歯科用レントゲン撮影を行い、９週目に中性緩衝ホルマリン液（マイルドホルム（商標）１０Ｎ；Ｗａｋｏ Ｐｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｌｔｄ．Ｏｓａｋａ，Ｊａｐａｎにて還流固定を行った後、イヌ下顎骨を摘出し再度、中性緩衝ホルマリン液にて浸漬固定を４８時間行った。サンプルは周囲骨のトリミング後にＭＭＡ（Ｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）樹脂にて包埋されたのち、厚さ５０マイクロメートル非脱灰研磨標本を作製し、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。

（５）結果（図２４～図２８）
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）。

組織学的解析から、実験群においては、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と同等の歯周組織の構造が認められ、顎骨に生着していることが示された。また、インプラント表層と周囲歯槽骨をつなぐ垂直方向の走行明瞭な歯根膜線維の存在が明らかになった（図２６）。一方で、対照群ではインプラント表面に結合した歯根膜線維は確認されず、インプラント長軸と平行に走行する線維性被包様の組織構造が認められた（図２７）。被験動物の天然歯の歯根膜組織（実験前から存在していた歯根膜）の組織像を図２８に示す。

以上の結果から、イヌモデルにおいても、宙吊り固定デバイスを利用した生理的な咬合刺激を付与することにより、抜歯窩に残存した健全な歯根膜組織を利用したバイオインプラントの実用性が示された。

Claims (14)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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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