Establishing key aspects of non-drilling carious treatments based on quantum and X-ray beam technologies

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本研究は、従前の歯科臨床をバイオミネラリゼーションを基軸とした生物学的なう蝕予防・治療へと大きく変換させるという理念のもと、量子・X線ビームを応用した原子・電子レベルの超精密構造・機能解析によって、う蝕の発症および進行抑制に歯質構成元素が如何なるメカニズムで相互に作用しながら関与しているかを解き明かすことを目的としている。2020年度から2021年度は、in vitroにてヒト大臼歯の象牙質にCa、 F、Sr、Zn、Cu、Mgの配合率を調整したセメント材を1-3ヶ月間作用させた後、歯質構成元素の抗う蝕性の評価を、試験前後でのμCTによるミネラル密度の変化に続いて、PIXE/PIGE法、X線結晶回折、X線光電子分光法によ ってイメージングし、元素分布・濃度および化学結合を分析した。その結果、象牙質に取り込まれたZnがOと共有結合を形成することで、歯質の耐酸性が向上することがわかった。2021年度から2022年度は、in vitroの方法を、in vivoラットう蝕治療モデルに作用させて、歯質構成イオンがエナメル質および象牙質に取り込まれる様相を、μCTによるミネラル密度の変化とPIXE/PIGE法にて検索する方法を確立した。まず、う蝕治療モデルの作成にあたっては、う蝕の部位および進行度を精確にコントロールすることができた。さらに、μCTによるミネラル密度計測では、実験前後の状態をin vivo条件での測定条件を確定し、PIXE/PIGE法にてin vivoう蝕モデルのマルチ元素の動態を経時的に測定することに成功した。さらに、う蝕病変の範囲をナノインデンテーションで規定し、う蝕の深度とイオン動態の相関を検討した。その後、浸透したイオンと耐酸性の相関をμCTおよびナノインデンテーション・PIXE/PIGE法にて検討した。