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Nd:YVO4 laser groove treatment can improve the shear bond strength between dental PEEK and adhesive resin cement with an adhesive system

木村 仁美 広島大学

2022.03.23

概要

近年，審美性や金属アレルギーの観点から，歯冠補綴材料は金属代替材料への要求が高まっている。高機能性プラスティックである poly ether ether ketone(PEEK）は，高い機械的強度，材料加工性，耐熱性，耐薬品性など優れた物性を有していることに加えて CADICAM システムによる製作が可能であることから、新規歯冠補綴材料として注目されている．しかしながら、PEEK を歯冠補綴材料として応用する上で，接着性レジンセメントとの接着強さが低い問題を有している。これまで PEEK に碗酸を用いた表面処理を行い，接着性レジンセメントの接着強さを検討した研究が報告されているものの，臨床で安全に使用する実用的な方法は確立されていない。この問題の解決に、工業分野で用いられているNd:YV04 レーザーを応用した表面処理に着想した。Nd:YVO4 レーザーは，物理的，光学的，機械的特性に優れ，高精度の照射が可能であり，樹脂や金属に対しても有効である。この Nd:YVo4 レーザーで PEEK 表面に正確かつ緻密なグルーブを形成することで，PEEK と接着性レジンセメントとの機械的および化学的維持力が向上し，接着強さを改善する可能性があると考えた.本研究の目的は，Nd-YV04レーザーでグルーブ処理（レーザーグルーブ処理）した PEEK と接着性レジンセメントとの接着強さを検討することで，PEEK が新規歯冠補綴材料として臨床応用可能であるかを明らかにすることである。

実験1では，レーザーグルーブ処理が PEEK と接着性レジンセメントとの接着強さに与える影響を明らかにするため，表面性状およびせん断接着強さを比較検討した。製作した PEEK試験片に無処理 （NT)、サンドブラスト処理 （ST)、碗酸処理（AT),Nd:YVo4 レーザーを用いて深度100 um, 150 wm,200 wmのレーザーグルーブ処理(IT) の計6群の表面処理を行った。表面性状の検討には，表面組さおよび接触角の測定，※線光電子分光法(XPS） を用いた表面解析，走査電子頭微鏡（SEM） を用いた PEEK 表面の観察を行った。接着強さの検討は、それぞれMONIAH * Panavia V5 : Kuraray Co. Ltd. (PV5), G-CEM Link Force : GC Corp. (LF), RelvX Ultimate Resin Cement: 3M Co. (RU) #LU Super-Bond C&B : Sun Medical Co. Ltd. (SB) の4種類の接着性レジンセメントを用いて接着させ、材料試験機でせん断接着強さの測定を行った。また，測定後の試験片から破断面の破壊形態の分類および SEM による観察を行った。得られた値は一元配置分散分析後，多重比較 Turkey 法を用いて統計処理を行い、p値が0.05 未満を統計的に有意とみなした．その結果，表面粗さと接触角は LT 群が最も大きい値を示した。 XPS 解析では，LT' 群は接着に関与するカルボニル基やカルボキシル基を含む官能基が認められた。SEM 観察では，LT'群は規則的な滞が観察された。せん断接着強さは，NTおよびST群と比較してITおよびAT 群で有意に高い値を示した. 破壊形態の分類は,LT 群はRUおよび SB においてすべて凝集破壊を示した.破断後の SEM 観察では，LT 群はレーザー溝に多くのセメントの残留が認められた。これらの結果から、レーザーグルーブ処理は、PEEK と接着性レジンセメントの接着強さを機械的および化学的に向上させることが明らかとなった.

実験2では，レーザーグルーブ処理した PEEKが臨床応用可能であるかを明らかにするため、レーザーグルーブ処理した PEEK と接着性レジンセメントとの接着耐久性を熱サイクル試験により比較検討した。試験片はレーザーグルーブ処理した PEEK に対する比較対象として酸処理した PEEK，金銀パラジウム合金，ジルコニアおよび CADICAM 冠用ハイブリッドレジンとした。初めに試験片の表面粗さの測定を行った、その後，RUと SB の 2種類の接着性レジンセメントを用いて試験片を接着させ，5°Cと55°Cの水中に試験片を交互に浸漬させる熱サイクル試験の前と10,000 回後にせん断接着強さの測定を行った、測定後の試験片を用いて，破断面の破壊形態の分類および SEM を用いた観察を行った.得られた値は，一元配置分散分析後，多重比較 Turkey 法を用いて統計処理を行い、p値が 0.05 未満を統計的に有意とみなした。その結果，表面粗さは，LT 群が最も高い値を示した. 熱サイクル試験前後のせん断接着強さは，LTおよびAT 群は，他の群と比較して低い値を示したが、臨床応用可能と報告されている 10 MPa 以上の値を示した。破壊形態の分類は，IT 群はすべての試験片で凝集破壊を示し、SEM 観察では, IT 群はレーザー溝に多量のセメントの残留が認められた、これらの結果から、レーザーグルーブ処理した PEEK と接着性レジンセメントの接着耐久性は十分にあり、長期間にわたる臨床応用も可能であることが示唆された.

以上の結果から，Nd:YV04 レーザーでグルーブ処理した PEEK は接着性レジンセメントとの接着強さを向上させ、新規歯冠補綴材料として臨床応用可能であることが明らかとなった.

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