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ブラスト・酸処理された既製品Ti製歯科用インプラントに対して、加熱処理がアパタイト形成に与える影響に関する研究

小倉, 綾乃 OGURA, Ayano オグラ, アヤノ 九州大学

2022.03.23

概要

歯の欠損補綴方法の一つである歯科用インプラントには、より早期にオッセオインテグレーションを獲得することを目指し、様々な表面処理の研究がなされている。その一つにブラスト・酸処理がある。ブラスト処理により表面に形成される数10µmの凹凸と酸処理により形成される数µmの凹凸は、いずれも骨とインプラントとの接触や細胞活性を向上させ、これらを組み合わせたブラスト・酸処理はさらに高い効果を示す。しかしながら、同処理を施したインプラントでさえ長期間にわたり骨との安定な結合を得られないことがしばしばあるが、チタン(Ti)の石灰化能の乏しさが原因の一つと考えられる。

　KokuboらはTi金属にH2SO4/HCl酸処理を施した後600℃加熱処理を施すと、擬似体液(SBF)中で1日以内に表面全面を覆うほどの高いアパタイト形成能を付与できることを見出した。Kawaiらは、家兎脛骨への埋入試験において、酸処理と加熱処理の両方(酸-加熱処理)を施したTiサンプルが酸処理のみを施したTiサンプルよりも4-26週の間で有意に高い骨-Tiサンプル間の引きはがし強度を示したと報告している。

　本研究の目的は、インプラントと周囲骨のより安定した結合を得るために、インプラント表面にアパタイト形成能を付与することとした。そのために、既製品Ti製歯科用インプラントに加熱処理を施し、加熱処理が表面アパタイト形成にどのような影響を及ぼすかをSBF浸漬により評価することとした。

　ブラスト・酸処理を施された既製品Ti製歯科用インプラントを、600℃の加熱処理を1時間施した。加熱前後のインプラント表面を走査型電子顕微鏡(SEM)、エネルギー分散型X線分析(EDX)、X線回折(XRD)、Raman分光で分析した。これらをSBF中に1-28日間浸漬したサンプルについても同様の分析を行った。比較のため純Ti棒(>99%)にH2SO4/HCl酸処理および加熱処理を施し、同様の試験および分析を行った。

　加熱処理前のインプラント表面には数10µmと数µmの凹凸構造の複合化が見られ、ブラスト処理に由来するアルミナ粒子の残留が認められた。XRDによると表面には水素化チタンが形成されていた。これをSBFに浸漬したところ28日後にもアパタイト形成は認められなかった。これに加熱処理を施すと、その表面形態を維持したままルチル型二酸化チタンが形成された。処理後のインプラントはSBF中で7日以内に一部の表面に、28日以内に表面全面にアパタイト形成が認められた。一方、純Ti棒に酸-加熱処理を施したところ、ブラスト処理由来の数10µmの凹凸およびアルミナの残存が無いことを除いて加熱処理を施したインプラントと同様の表面形態および結晶相を示した。これをSBFに浸漬したところ1日以内にアパタイトが表面全面を覆った。さらに、加熱処理したインプラントおよび酸-加熱処理Ti棒から溶出するAlを誘導結合プラズマ質量分析(ICP-MS)で検量したところ、加熱処理インプラントのみからAlの溶出が検出された。

　これらの結果より、単純な加熱処理によりブラスト・酸処理されたTi製インプラントにアパタイト形成能を付与できることが示された。また、ブラスト処理で使用され、その後インプラント表面に残留したアルミナ粒子がアパタイト形成の誘導遅延に影響を及ぼす可能性が示唆された。

　加熱処理を施したインプラントは、そのアパタイト形成能を介して、より安定した骨との結合を誘導する可能性があることを示している。

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参考文献

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