生体活性ガラスを使用したアクリル樹脂の調製と特性評価

Scientific Reports volume 12、記事番号: 16624 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

この研究は、さまざまな種類のガラスを添加することによって生物活性アクリル材料を調製することを目的としました。 市販の重合アクリル樹脂に4種類のガラスを粉末状で10%混合し硬化させました。 サンプルの曲げ強度、吸着性、および溶解性は、ISO 20795-1:2013 に従ってテストされました。 試験に使用したサンプルの総数は 60 でした。材料を pH 4 および 7 の人工唾液に入れ、0、1、28、および 42 日間溶出を実行しました。 収集されたサンプルは、誘導結合プラズマ原子発光分析法を使用して Ca、P、および Si イオンを検出し、イオンクロマトグラフィーを使用して F イオンを検出して分析されました。 ガラスによる修飾後に得られた材料は、純粋なポリメチルメタクリレートと比較して低い圧縮強度を示しましたが、標準要件を満たしていました。 2 種類のガラスは、ISO 規格で定義されている値と比較して高い溶解度値を示しました。 人工唾液中で 42 日間放置すると、ビオミン C と S53P4 はそれぞれ Ca、P、Si イオンを放出しました。 10% Biomin C および S53P4 ガラスで変性されたアクリル樹脂は、酸性条件下で 28 日間および 42 日間、貴重な Ca および P イオン源として機能します。

新しい代替品の出現にもかかわらず、アクリル材料は依然として補綴歯科における取り外し可能な入れ歯の製造に最も広く使用されています。 この人気の理由は、とりわけ、歯科技術研究所での長期使用と加工の容易さによるものです1、2。 アクリル材料は、優れた光学特性と生体適合性を特徴としています3。 残念なことに、アクリル樹脂には、いくつかの利点のほかに、義歯床領域内の唾液の流れが制限されるなど、いくつかの欠点もあります。 義歯を装着したり、食事をしたりすると、残っている歯の領域で唾液の分泌が減少し、pHの低下が引き起こされ、これが残っている歯に歯の変化を引き起こす可能性がある要因となります。 唾液の流れは、アクリル素材が軟組織や歯に接触する場所で妨げられます4,5。 したがって、アクリル樹脂を改質して生物活性を高める必要があります。

科学文献では、「生物活性物質」という用語の意味について広範な議論が行われていますが、2012 年の IUPAC (国際純粋応用化学連合) の勧告によれば、「生物活性物質は、次のように設計された物質」と定義されています。特定の生物学的活性を誘導します。」 言い換えれば、生体からの反応を引き起こす材料を生物活性材料と呼ぶことができます6。

アクリル材料を改質して生物活性材料を形成するための既存の戦略の 1 つは、銀や酸化チタンなどのさまざまな種類のナノ材料を添加することです 7、8、9、10。 もう 1 つの戦略は、抗生物質 11 やクロルヘキシジン 12、13 など、さまざまな種類の医薬品を追加することです。 これらのアプローチに加えて、さまざまな種類の生体活性ガラスを使用することによって、アクリル材料の改質も可能になります。 このタイプのセラミックは水の影響で徐々に加水分解を受け、フッ素やリン酸の陰イオン、またはカルシウムの陽イオンなど、さまざまな種類のイオンを環境中に放出します6。 この戦略は、グラスアイオノマーセメント、複合充填材 14、15、16、17 および歯科矯正用接着剤 18 にすでに広く適用されています。 アルカリ性陽イオンは pH を上昇させ、フッ素陰イオンはう蝕抑制効果が証明されています。 グラスアイオノマーセメントの場合と同様、溶出イオンは再石灰化機能を発揮します17、18、19。 ただし、より低い pH では完全に加水分解する可能性があるため、ヒドロキシアパタイト (HA) を形成できません。 HA の形成のための最小 pH 値は、個人によって異なりますが 4.5 ～ 5.5 です。

これまでのところ、これらのガラスはグラスアイオノマーセメント、複合材料、歯磨き粉 (Biomin) に使用されて成功しています18。 たとえば、Bioglass 45S5 および S53P4 は 1970 年代後半に初めて合成され、1985 年から臨床で使用されています21。CaF2 を添加すると、ガラスからフッ素イオンが放出されます。 しかし、CaF2 を過剰に添加すると、クスピジンやフッ化物イオンの形成など、結晶相の制御不能な結晶化が引き起こされます。 したがって、塩素イオンを含むビオミン C ガラスが 2015 年に開発されました20。歯科の観点から見ると、クロラパタイトは水の存在下で完全に HA に変換されます22。 この試験で使用されるフッ素ガラスの例としては、ビオミン F があります。