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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。

Antibacterial Functionalization of Ti for Dental Use, Thermal Acidification of Ti for Visible Photocatalytic Activity, Addition of Acidification of Ti for Dental Use In the past year, the investigation of 100at% Au post-evaporation acidification was carried out, and new Ti-(60,40)at%Au post-evaporation acidification was carried out. The reactive DC photocatalysts are active except for visible photocatalysts. The first is the combination of anti-bacterial properties under visible light irradiation and film adhesion. Antibacterial activity against coliform bacteria is evaluated by means of adhesion and membrane adhesion. The increase of film thickness is accompanied by an upward trend in antibacterial activity and a downward trend in film density. Antibacterial activity is enhanced by visible light, which indicates the formation of intermetallic compounds (Ti3Au) at the film/substrate interface due to the decrease in film adhesion. Antibacterial activity is highest and best after evaporation of 100at%Au. Antibacterial activity is highest and best after evaporation of Ti-40at%Au. Au enrichment at the acidified film/substrate interface is inhibited by the presence of Au in the solution, resulting in antibacterial activity-film adhesion and upward mobility. Second, under the irradiation of visible light and under the static condition, the cell proliferation was evaluated. Cell proliferation, bone bud cell proliferation, and bone marrow cell proliferation The maximum antibacterial activity of Au added acidified film was obtained after evaporation of 100at% Au. The growth of cells on the surface of pure Ti for industrial use is reduced under visible light irradiation and increased under dark standing. Under the conditions of light irradiation, cytotoxicity can be detected. The above results show that the antibacterial activity and bone compatibility of Ti and Ti for dental use can be improved after co-evaporation.