Self-maintenance functionalization of titanium dental implants: addition of antibacterial activity and improvement of bone compatibility

钛种植牙的自我维护功能化：增加抗菌活性并提高骨相容性

• 批准号: 18J10430
• 负责人: 上田 隆統志
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J10430/
• 关键词: 歯科用インプラント; 酸化チタン; 金; 熱酸化; スパッタリング; 可視光応答型光触媒; 抗菌能; 細胞毒性; チタン; 金ナノ粒子; 高温酸化

昨年度に続き、歯科用Ti製インプラントの抗菌機能化のため、熱酸化を用いたTi上における可視光応答型光触媒活性Au添加酸化チタン膜作製プロセスを検討した。プロセスとしては昨年度検討した100at%Au蒸着後大気酸化に加え、新たにTi-(60, 40)at%Au共蒸着後大気酸化を検討した。反応性DCマグネトロンスパッタリングは可視光応答型光触媒活性が得られなかったため除外した。第一に可視光照射下における抗菌能-膜密着力バランスの向上に取り組んだ。抗菌能は大腸菌を用いたガラス密着法、膜密着力はピン引抜試験により評価した。蒸着膜厚増加に伴い抗菌能は向上し、膜密着力は低下する傾向が見られた。抗菌能向上すなわち可視光応答化は固溶Auイオンに、膜密着力低下は酸化膜/基板界面に形成した金属間化合物(Ti3Au)に起因することが示された。抗菌能は100at%Au蒸着後大気酸化において最大となったが、最も優れた抗菌能-膜密着力バランスはTi-40at%Au共蒸着後大気酸化において得られた。酸化膜/基板界面のAu濃化を抑制しつつAuイオンを固溶させるプロセスが抗菌能-膜密着力バランスの向上に有効であった。第二に可視光照射下および暗所静置下における細胞増殖を評価した。細胞増殖はマウス骨芽細胞様細胞およびヒト歯肉線維芽細胞を用いたalamarBlueアッセイにより評価した。Au添加酸化チタン膜は最大の抗菌能が得られた100at%Au蒸着後大気酸化により作製した。鏡面研磨工業用純Ti上と比較すると、Au添加酸化チタン膜上の細胞増殖は可視光照射下において減少したが、暗所静置下において増殖した。すなわち、光照射条件による細胞毒性のコントロールが可能であることが示された。以上から、歯科用Ti製インプラント表面にて抗菌能と骨適合性を両立するプロセスとしてAu共蒸着後大気酸化が有力であることが示唆された。

Yesterday annual に 続 き, 歯 with Ti イ ン プ ラ ン ト の antibacterial function の た め, hot acidification を い た Ti on に お け る visible light 応 answer type Au photocatalytic activity add acidification チ タ ン film as system プ ロ セ ス を beg し 検 た. プ ロ セ ス と し て は yesterday annual beg し 検 た 100 at % Au steamed after big 気 acidification に え, new た に Ti - (60 and 40) at % Au steamed after big 気 acidification を beg し 検 た. Anti 応 sex DC マ グ ネ ト ロ ン ス パ ッ タ リ ン グ は visible light 応 が type a photocatalytic activity have ら れ な か っ た た except め し た. Under the first に visible light irradiation, the における antibacterial energy - membrane adhesion is バラ ス ス. Take the んだ group upwards from に. The antibacterial activity of <s:1> escherichia coli を was evaluated by the <s:1> たガラス adhesion method and the membrane adhesion force ピ ピ extraction experiment によ evaluation 価 た た た. The increase in film thickness during steaming is accompanied by a に upward trend in <s:1> antibacterial performance and a downward trend in <s:1> film density <e:1> する tendency が see られた. Antibacterial can upward す な わ ち visible light 応 answer the は solid solution Au イ オ ン に, membrane close focus on low は acidification of film/substrate interface に し た intermetallic compounds (Ti3Au) cause に す る こ と が shown さ れ た. Antibacterial は 100 at % Au steamed after big 気 acidification に お い て biggest と な っ た が, most も れ た antibacterial can - membrane close focus on バ ラ ン ス は Ti - 40 at % Au steamed after big 気 acidification に お い て must ら れ た. Acidification of film/substrate interface の Au concentration を inhibit し つ つ Au イ オ ン を solid solution さ せ る プ ロ セ ス が antibacterial can - membrane close focus on バ ラ ン ス の に up have a sharper で あ っ た. Second, under に visible light irradiation, における cell proliferation in および dark place at rest を evaluation 価 た た た. Cells raised colonization は マ ウ ス bone bud cells others お よ び ヒ ト 歯 meat line d を bud cells with い た alamarBlue ア ッ セ イ に よ り review 価 し た. Au added with acidified チタ <s:1> film <s:1> maximum <s:1> antibacterial energy が obtained られた100at%Au steamed and then acidified in the atmosphere によ <s:1> prepared by た. Mirror grinding industrial pure Ti と comparative す る と, Au add acidification チ タ ン membrane の cells raised colonization は under visible light irradiation に お い て reduce し た が, dark let stand by the に お い て raised colonization し た. Youdaoplaceholder0, light exposure conditions による cytotoxicity <s:1> コ トロ トロ が が が が may である である とが とが show された. Above か ら, 歯 with Ti イ ン プ ラ ン ト surface に て antibacterial can fit を と bone struck made す る プ ロ セ ス と し て Au were steamed after big 気 acidification が strong で あ る こ と が in stopping さ れ た.

项目成果

実用歯科用チタン合金表面に作製した炭素・窒素含有TiO2膜の可視光応答性評価

实际牙科用钛合金表面制备的含碳/氮的 TiO2 薄膜的可见光响应评估

• 发表时间: 2019
• 作者: 古泉隆佑;佐藤直生;上田隆統志;上田恭介;伊藤甲雄;小笠原康悦;成島尚之
• 通讯作者: 成島尚之

二段階熱酸化によるチタンへの炭素・窒素含有TiO2膜の作製と可視光応答型光触媒活性

两步热氧化法制备钛表面含碳/氮的TiO2薄膜及可见光响应光催化活性

• 发表时间: 2019
• 作者: 古泉隆佑;佐藤直生;上田隆統志;上田恭介;伊藤甲雄;小笠原康悦;成島尚之
• 通讯作者: 成島尚之

Au蒸着Ti基板の大気酸化によるAu添加TiO2膜の作製およびその可視光誘起抗菌能

沉积金钛基体大气氧化制备金掺杂TiO2薄膜及其可见光抗菌活性

• 发表时间: 2019
• 作者: ○上田 隆統志;佐藤 直生;上田 恭介;伊藤 甲雄;小笠原 康悦;目代 貴之;金高 弘恭;成島 尚之
• 通讯作者: 成島 尚之

Ti-Au合金表面に作製したAu添加TiO2膜の可視光照射下における抗菌能

Ti-Au合金表面添加Au的TiO2薄膜在可见光照射下的抗菌活性

• 发表时间: 2019
• 作者: 上田隆統志;上田恭介;伊藤甲雄;小笠原康悦;金高弘恭;目代貴之;庭野吉己;成島尚之
• 通讯作者: 成島尚之

熱酸化により作製したチタニアコーティング膜の可視光応答光触媒活性による抗菌機能化

可见光响应光催化活性热氧化制备二氧化钛涂膜抗菌功能化

• 发表时间: 2020
• 期刊: セラミックス
• 作者: 上田恭介;上田隆統志;成島尚之
• 通讯作者: 成島尚之