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

基本信息

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

项目摘要

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。

去年之后，我们研究了使用热氧化在Ti上制造可见光的光响应光催化活性Au氧化钛膜以制造牙齿Ti植入物抗菌抗菌的过程。作为一个过程，我们研究了去年研究的100个Au蒸气沉积100次Au蒸气沉积后的大气氧化，还检查了Ti-（60,40）在％AU中共沉积后的大气氧化。由于未获得可见的光反应光催化活性，因此排除了反应性DC磁控溅射。首先，我们致力于改善在可见光照射下抗菌特性和膜粘附的平衡。使用大肠杆菌通过玻璃粘附评估抗菌特性，并通过PIN-PULL检验评估膜粘附。随着沉积膜厚度的增加，抗菌活性得到了改善，膜粘附趋于减少。已经表明，改进的抗菌特性，即视觉光响应，是由固体固体Au离子引起的，并且膜粘附的降低是由在氧化物/底物界面形成的金属间化合物（TI3AU）引起的。 100AT％AU沉积后，在大气氧化中最大化抗菌活性，但是在TI-40AT％AU共蒸发后，在大气氧化中实现了最佳的抗菌活性 - 粘附平衡。在抑制氧化物膜/底物界面抑制Au浓度的同时，凝固Au离子的过程有效地改善了抗菌特性和膜粘附的平衡。其次，在可见的光照射和黑暗站立下评估细胞增殖。通过使用小鼠成骨细胞样细胞和人牙龈成纤维细胞来评估细胞增殖。沉积100at％AU后，通过大气氧化制备了氧化钛膜，从而获得了最大的抗菌特性。与纯Ti相比，在镜子抛光的情况下，在可见光光照射下降低了Au掺杂的氧化钛膜上的细胞增殖，但在黑暗的条件下生长。也就是说，可以表明细胞毒性可以通过光照射条件来控制。从以上，已经提出，共蒸发后的大气氧化是一个有前途的过程，可以在牙齿Ti植入物表面上达到抗菌特性和骨骼兼容性。