水和ケイ酸カルシウムを組み込んだ新規な抗菌・アパタイト形成修復用コンポジットレジン

Novel antibacterial and apatite forming restorative composite resin incorporated with hydrated calcium silicate.

抄録

背景:

白色ポルトランドセメントは、ケイ酸カルシウムの材料である。白色ポルトランドセメントは、ケイ酸カルシウムを主成分とする材料であり、抗菌性を有し、生体適合性に優れている。また、ケイ酸カルシウム系材料は、カルシウムイオンを放出し、アパタイトを形成することが知られている。本研究の目的は、白色ポルトランドセメント由来の水和ケイ酸カルシウム（hCS）を配合することにより、歯と修復物の界面におけるう蝕を予防するための抗菌性とアパタイト形成性を有する新規生理活性修復用レジンコンポジットを開発することである。

BACKGROUND: White Portland cement is a calcium silicate material. It exhibits antibacterial properties and is biocompatible. In addition, calcium silicate-based materials are known to release calcium ions and form apatite. The purpose of this study was to develop a novel bioactive restorative resin composite with antibacterial and apatite forming properties to prevent tooth caries at the interface of teeth and restorative materials, by incorporation of hydrated calcium silicate (hCS) derived from white Portland cement.

方法:

実験用コンポジットレジンは，30wt%の光硬化性レジンマトリックスと70wt%のフィラーにhCSとシラン化ガラス粉末を混合し，以下の濃度で調製した．hCSフィラーは0, 17.5, 35.0, 52.5wt%のものを用意した。硬化深度，曲げ強度，吸水性，溶解性，抗菌効果について試験を行った。人工唾液溶液に15, 30, 60, 90日間浸漬した後，ICP-MSによるイオン濃度，実験試料からのSEM-EDS，ラマン分光法，XRDによるアパタイト形成の分析を行った．

METHODS: To prepare the experimental composite resins, a 30 wt% light-curable resin matrix and 70 wt% filler, which was mixed with hCS and silanized glass powder were prepared in following concentrations: 0, 17.5, 35.0, and 52.5 wt% hCS filler. The depth of cure, flexural strength, water sorption, solubility, and antibacterial effect were tested. After immersion in artificial saliva solution for 15, 30, 60, and 90 days, ion concentration by ICP-MS and apatite formation using SEM-EDS, Raman spectroscopy and XRD from experimental specimens were analyzed.

結果:

すべての実験群は，修復用コンポジットレジンとして臨床的に許容できる硬化深度と曲げ強度を示した．実験用コンポジットレジンにhCSを添加することにより，水の収着性，溶解性，放出されたCaおよびSiイオンが増加した．hCSを添加した実験群は，0 wt% hCSフィラー群と比較して大きな抗菌効果を示した（p<0.05）．52.5wt%hCSフィラー群は，30，60，90日の人工唾液液への浸漬により，ハイドロキシアパタイトとして検出されるCaとPを主成分とする析出物を生成した．

RESULTS: All experimental groups showed clinically acceptable depths of cure and flexural strength for the use as the restorative composite resin. Water sorption, solubility, released Ca and Si ions increased with the addition of hCS to the experimental composite resin. Experimental groups containing hCS showed greater antibacterial effects compared with the 0 wt% hCS filler group (p < 0.05). The 52.5 wt% hCS filler group produced precipitates mainly composed of Ca and P detected as hydroxyapatite after immersion in artificial saliva solution for 30, 60, and 90 days.

結論:

本結果は，hCSフィラーを含むコンポジットレジンが抗菌効果を有すること，hCSがアパタイト形成能を有し，修復物と歯の界面にハイドロキシアパタイト沈殿物を蓄積し，マイクロリークの隙間を小さくすることを示した．したがって、hCSを含む新規コンポジットレジンは、臨床的に許容される物理化学的特性、抗菌性、マイクロリークを防止するセルフシール性により、修復物を長期間使用できる有望な生体活性樹脂である。

CONCLUSIONS: This results show that composite resins containing hCS filler is effective in antibacterial effects. hCS has also apatite formation ability for reducing gap size of microleakage by accumulating hydroxyapatite precipitates at the restoration-tooth interface. Therefore, novel composite resin containing hCS is promising bioactive resin because of its clinically acceptable physiochemical properties, antibacterial properties, and self-sealing potential for prevention of microleakage for longer usage of restorations.