セリウム置換ヒドロキシアパタイトナノ粒子を含む歯列矯正用接着剤の合成、特性、および抗菌特性の評価：In Vitro試験

The Synthesis, Characterization, and Assessment of Antibacterial Properties of an Orthodontic Adhesive Containing Cerium-Substituted Hydroxyapatite Nanoparticles: An In Vitro Study.

抄録

はじめに ホワイトスポッツリオン（WSL）とは、矯正歯科治療を受けた人に見られるエナメル質の初期う蝕のことである。これらの病変は、プラーク（歯垢）の蓄積と細菌のコロニー形成によって生じる。WSL形成は、十分な口腔衛生対策と、矯正装置や接着システムに抗菌ナノ粒子（NPs）を組み込むことによって予防することができる。本研究の目的は、セリウム置換ハイドロキシアパタイトナノ粒子（Ce-HAp NP）を合成し、その特性を明らかにし、抗菌活性を評価することである。材料と方法 このin vitro研究では、共沈法を用いてCe-HAp NPを調製し、走査型電子顕微鏡（SEM）、エネルギー分散型X線（EDAX）、フーリエ変換赤外分光（FTIR）を用いてその特性を評価した。NPを調製した後、歯列矯正用接着剤に添加した。抗菌性試験は、一般的な口腔病原体（、、、）に対してディスク拡散法を用いて行った。阻害ゾーンは、2つの異なる濃度の接着剤について測定された。その結果、Ce-HAp NPsの調製に成功し、63 nmの不規則な凝集形状を有していた。Ce-HApの主な特徴的な化学基はPO, OH-, COであり、FTIRスペクトルにより確認された。合成されたNPのEDAXの結果は、理論重量パーセント（Wt%）で、O, 52.6%; Ca, 20.9%; P, 11.8%; C, 10.3%; Ce, 4.3%であった。40μg/mLの高濃度（30mmと25mm）は、対照の抗生物質と比較して、試験した細菌株に対して良好な抗菌活性を示した。結論 酸化セリウム（CeO）-HAp NPsを調製し、歯列矯正用接着剤に組み込んだ。

Introduction White spot lesions (WSLs) are early enamel caries lesions often seen in individuals receiving fixed orthodontic treatment. These lesions occur due to the buildup of plaque and the colonization of bacteria. WSL formation can be prevented by adequate oral hygiene measures and by the incorporation of antimicrobial nanoparticles (NPs) in orthodontic appliances and bonding systems. The aim of this research was to synthesize cerium-substituted hydroxyapatite nanoparticles (Ce-HAp NPs), characterize them, and assess their antimicrobial activity. Materials and methods This in vitro investigation involved the preparation of Ce-HAp NPs using the co-precipitation method, followed by their characterization using scanning electron microscope (SEM), energy-dispersive X-ray (EDAX), and Fourier transform infrared (FTIR). The NPs were prepared and subsequently added to an orthodontic adhesive. Antibacterial testing was conducted using the disc diffusion method against common oral pathogens ( , , and ). The zones of inhibition were measured for two different concentrations of the adhesive. Results  The Ce-HAp NPs were successfully prepared and had an irregular agglomerated shape, measuring 63 nm in size. The major characteristic chemical groups of Ce-HAp were PO, OH-, and CO, and it was confirmed by the FTIR spectrum. The EDAX results of the synthesized NPs showed theoretical weight percentages (Wt%) of O, 52.6%; Ca, 20.9%; P, 11.8%; C, 10.3%; and Ce, 4.3%. A higher concentration of 40 µg/mL (30 mm for and and 25 mm for ) showed good antibacterial activity against the tested bacterial strains, compared to control antibiotics. Conclusion Cerium oxide (CeO)-HAp NPs were prepared and incorporated into an orthodontic adhesive. The prepared adhesive exhibited effective antibacterial activity against prevalent oral pathogens.