生体内におけるインプラント材料としての金属合金およびコーティング、ジルコニア、ハイドロキシアパタイト上でのバイオフィルム形成

Biofilm formation on metal alloys and coatings, zirconia, and hydroxyapatite as implant materials in vivo.

抄録

目的:

インプラント材料の組成とその表面構造は、口腔内のバイオフィルム蓄積に決定的な影響を及ぼす。本研究では、8つの異なる材料におけるバイオフィルム形成について検討した。

OBJECTIVES: Composition of implant material and its surface structure is decisive for oral biofilm accumulation. This study investigated biofilm formation on eight different materials.

材料と方法:

ジルコニア[ZrO]、銀-金-パラジウム[AgAuPd]、チタンジルコニウム[TiZr]、パガリノール[PA]、ハイドロキシアパタイト[HA]、銀-白金[AgPt]、チタンアルミニウムニオブ[TAN]、チタングレード4[TiGr4]の8種類の材料を2セット装着した口腔内スプリントを18名の健常者に24時間装着してもらった。バイオマス全体をサフラニン染色してプラークの蓄積を評価する一方、バイオフィルムの生存部分を調べるために従来の培養（CFU）を行った。ヒト歯肉線維芽細胞（HGF-1）の細胞生存率はin vitroで評価した。統計学的評価は、線形混合効果モデルを用いて、材料の比較（幾何平均比、95％CI）を行い、有意水準はɑ=.05とした。

MATERIALS AND METHODS: Eighteen healthy subjects wore intraoral splints fitted with two sets of eight materials for 24 h: zirconia [ZrO ]; silver-gold-palladium [AgAuPd]; titanium zirconium [TiZr]; Pagalinor [PA]; hydroxyapatite [HA]; silver-platinum [AgPt]; titanium aluminum niobium [TAN]; titanium grade4 [TiGr4]. Total biomass was stained by safranin to assess plaque accumulation while conventional culturing (CFU) was conducted to investigate viable parts of the biofilm. Cell viability of human gingival fibroblasts (HGF-1) was assessed in vitro. Statistical evaluation was performed with linear mixed-effects models to compare materials (geometric mean ratios, 95% CI), with the level of significance set at ɑ = .05.

結果:

貴金属合金（AgPt、AgAuPd、PA）では、バイオフィルム量とCFUが少なかった。AgPtと比較して、PAは2.7倍、AgAuPdは3.9倍、TiGr4は4.1倍、TiZrは5.9倍、TANは7.7倍、HAは7.8倍、ZrOは9.1倍バイオフィルム量が多かった（各p<.001）。同様に、CFUデータはAgPtで有意に低く、AgAuPdは4.1倍、PAは8.9倍、TiGr4は11.2倍、HAは12.5倍、TiZrは13.3倍、TANは16.9倍、ZrOは18.5倍高かった（各p<.001）。HGF-1の生存率は47±24.5％（HA）から94.4±24.6％（PA）の間で変化した。

RESULTS: Less biofilm mass and CFU were found on noble metal alloys (AgPt, AgAuPd, and PA). Compared to AgPt, PA had 2.7-times higher biofilm mass value, AgAuPd was 3.9-times, TiGr4 was 4.1-times, TiZr was 5.9-times, TAN was 7.7-times, HA was 7.8-times, and ZrO was 9.1-times higher (each p < .001). Similarly, CFU data were significantly lower on AgPt, AgAuPd had 4.1-times higher CFU values, PA was 8.9-times, TiGr4 was 11.2-times, HA was 12.5-times, TiZr was 13.3-times, TAN was 16.9-times, and ZrO was 18.5-times higher (each p < .001). HGF-1 viability varied between 47 ± 24.5% (HA) and 94.4 ± 24.6% (PA).

結論:

貴金属合金は、チタンやジルコニアをベースとした材料よりもバイオフィルム量が少なく、細菌数が少なく、細胞生存率が高いことから、口腔インプラントの粘膜貫通部に有益な材料であると考えられる。

CONCLUSION: Noble alloys are considered as beneficial materials for the transmucosal part of oral implants, as less biofilm mass, lower bacterial counts, and greater cell viability were detected than on titanium- or zirconia-based materials.