JP2001190570A

JP2001190570A - 人工歯根

Info

Publication number: JP2001190570A
Application number: JP2000005361A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Morikawa; 訓行森川; Shinichiro Morita; 真一郎森田
Original assignee: Science & Tech Agency; Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: Science & Tech Agency; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2000-01-14
Filing date: 2000-01-14
Publication date: 2001-07-17

Abstract

(57)【要約】【課題】人工歯根の歯肉接触部周辺における歯肉の感染
を防止する。【解決手段】表面が金属製の人工歯根の歯肉接触部に歯
肉組織親和性材料を含む被覆層を形成してなる人工歯
根。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は臨床における移植用
の人工歯根に関わる。

【０００２】

【従来の技術】現在、歯科領域においては、抜歯後の歯
槽骨内に人工材料を打ち込み、その上部に人工の歯冠を
かぶせて、歯の役目をもたせようとする治療法が盛んに
行われている。この打ち込まれる人工材料が人工歯根
（デンタルインプラント）である。自分の歯や他人の歯
を移植すると、時間とともに歯根が吸収されて脱落して
しまうため、天然歯は利用できない。そのため、19世紀
の初頭から金属、セラミックス、高分子という三大素材
のすべてが人工歯根として検討された。現在、国内にお
ける永久歯の抜歯本数は年間2,500〜3,000万本といわれ
ている。今後、老齢人口が急増することを考えると、義
歯ではなく長期間にわたって生着率の高い人工歯根の開
発が急務である。

【０００３】人工歯根が満たすべき条件としては、１．顎骨に強固に結合すること２．歯肉に強固に結合すること３．大きな咬合圧に耐えること４．歯根膜機能（衝撃吸収性）をもつこととされている（生体材料学−基礎生体工学講座、産業図
書、1994）。

【０００４】現在、人工歯根の材質として広く用いられ
ているのは、金属［純チタン（Ti）、チタン合金（Ti-6
Al-4V）］やセラミックス（アルミナ、水酸アパタイ
ト）である。これらは、上記１．および３．の条件に適
合する優れた人工歯根材料であるが、歯肉との親和性は
低いため、上記２．の条件を満たしていない。

【０００５】上記条件のうち１．について、すなわち人
工歯根と顎骨との接着性に関する研究は多い（上田実
ほか：インプラント治療後の歯槽骨の経時的変化、補綴
誌、35: 556-560、1991および山森徹雄ほか：生体活性
ガラスを用いたインプラントの組織学的研究、補綴誌、
36: 669-676、1992）。これに対し、上記条件のうち
２．の歯肉との接着性についてはほとんど研究されてい
ない。この条件が不充分であるとプラークの付着により
炎症性細胞の浸潤を誘発し、歯槽骨の皿状吸収が生じる
ことが示されている。その結果、移植した人工歯根と歯
槽骨との間に緩みが生じ、やがて脱落してしまう。この
ように、歯肉との結合が不満足ならば、人工歯根は絶え
ず、外部からの感染に脅かされることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、金属製の人
工歯根と歯肉組織との接着性を向上し、歯肉接触部周辺
における細菌の感染を防止し、人工歯根の生着率を向上
させることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、歯肉接着能
を高める歯肉組織親和性材料で人工歯根の歯肉接触部を
被覆することにより、人工歯根の移植初期の段階から歯
肉結合組織との高い接着能を有し、炎症性細胞の浸潤を
抑制することで、生着率を高めることが可能となること
を見出した。

【０００８】本発明は、下記の項１〜項６を提供するも
のである。項１．表面が金属製の人工歯根の歯肉接触部に歯肉組
織親和性材料を含む被覆層を形成してなる人工歯根。項２．人工歯根表面に金属薄膜を形成してなる項１に
記載の人工歯根。項３．人工歯根内部の材料が純チタン（Ti）またはチ
タン合金（Ti-6Al-4V）であり、人工歯根表面材料が金
（Au）又は銀(Ag)である項２に記載の人工歯根。項４．歯肉組織親和性材料が細胞接着分子を構成成分
として含む項１に記載の人工歯根。項５．歯肉組織親和性材料をチオール化合物を介して
金属製の人工歯根の歯肉接触部に被覆固定してなる項１
に記載の人工歯根。項６．歯肉組織親和性材料が、細胞接着分子とチオー
ル化合物が共有結合した材料である項４に記載の人工歯
根。

【０００９】

【発明の実施の形態】人工歯根表面の金属としては、歯
肉組織親和性材料を固定できればよく、特に限定されな
いが、例えば生体埋入材料であることを考慮すると、金
（Au）や銀（Ag）を用いるのが望ましい。該表面金属は
金属薄膜として形成するのが好ましい。人工歯根の表面
金属は、チオール化合物と反応できるものが特に好まし
く、金及び銀はこれに適する。人工歯根表面上への金属
薄膜形成には、スパッタリングによる蒸着を利用した成
膜装置などを使用することができる。金属薄膜の厚み
は、特に限定されないが、例えば２０〜５，０００Å程
度が例示される。

【００１０】人工歯根の内部は、その表面に金属薄膜を
形成させられるものであればよい。具体的にはチタン
（純チタン）ないしチタン合金（Ti-6Al-4V等）などの
金属が好ましい。

【００１１】人工歯根の少なくとも歯肉接触部は、歯肉
組織親和性材料を含む被覆層で覆われているが、歯肉組
織と接触しない、顎骨への埋入部及び歯冠を固定する部
位についても必要に応じて歯肉組織親和性材料を含む被
覆層を形成してもよい。歯肉組織親和性材料としては、
コラーゲン、ゼラチン、フィブロネクチン、ラミニンな
どのような天然材料、細胞接着活性をもつアミノ酸配列
（Arg-Gly-Asp）を有する合成ペプチドなどのような合
成材料が選択できる。特に、コラーゲンやラミニンは、
歯肉結合組織中に元来存在していることから、人工歯根
の表面改質には有効である。歯肉組織親和性材料は、直
接金属製の人工歯根上に吸着させることも可能である
が、金や銀などの金属はチオール基(-SH)と結合しやす
いので、チオール基含有化合物を介して金属製の人工歯
根に固定することが好ましい。尚、歯肉組織親和性材料
とチオール含有化合物との結合は共有結合によることが
好ましい。この目的のために、金属表面にチオール基を
有する化合物が共有結合し、安定な単分子層を形成する
反応（J. K. Whitesell and H. K. Chang: Directional
ly aligned helical peptides on surfaces, Science,
261: 73-76, 1993、およびT. Obata, et al.: Synthesi
s of molecular assemble of peptides on theelectrod
e surface using mercaptophenylalanine, Pept. Che
m., 33: 489-492, 1996）を利用することができる。す
なわち、人工歯根表面上に金属薄膜を形成させた後、金
属とチオール基との反応を利用して、チオール化合物を
共有結合させる。このチオール化合物がタンパク質と共
有結合できる反応基を有しているならば、細胞接着分子
などをさらに結合させることが可能となる。その結果、
人工歯根材料表面に、金属薄膜−チオール化合物を介す
ることで、細胞接着分子などの歯肉組織親和性材料を固
定化することが可能となる。尚、歯肉組織親和性材料に
チオール基を導入した化合物を金属表面に結合させる方
法をとってもよいが、安定な歯肉組織親和性材料を含む
被覆層を形成させるためには前者の方法が好ましい。

【００１２】本願発明に供するチオール化合物は、金属
薄膜上で安定な単分子層を形成し、かつその末端に細胞
接着分子と共有結合させうる反応基（アミノ基、カルボ
キシル基など）を有しているものであればよく、特に限
定はされないが、具体的にはシステイン、２-アミノエ
タンチオール（システアミン）、２-メルカプトプロピ
オン酸、４-アミノチオフェノールなどが例示できる。
特に、システインは元来生体内に存在するアミノ酸であ
ることから、安全性の点からも有効である。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、特にチタン製人工歯根
の表面に、細胞接着能を高める細胞接着分子を固定化す
ることによって、歯肉組織中の細胞との接着能を高め、
最終的に歯肉との封鎖性を高めることができ、歯肉接触
部周辺における細菌の感染がほとんどあるいは全くな
く、生着率の高い人工歯根が提供できる。

【００１４】

【実施例】実施例１細胞接着分子を固定した表面での
細胞接着強度の評価（１）人工歯根表面への細胞接着分子の固定純チタンの丸棒より切り出した円盤状試料（直径30mm、
厚さ２mm）を0.1μmのバフ研磨により鏡面仕上げした。
これをエタノール中で超音波洗浄した後、表面にイオン
クラスタービーム法による成膜装置（（株）イオン工学
センター保有）を利用して、金を1,000Åの厚さに蒸着
した。

【００１５】次いで、エタノール中で超音波洗浄した
後、20mM濃度のシステイン塩酸塩（和光純薬社製）水溶
液に浸漬した。20℃下にて２hr放置後、蒸留水中で洗浄
した。次いで、コラーゲン（新田ゼラチン社製）13mgと
水溶性カルボジイミド（WSC、同仁社製）8.72mgを溶解
させた0.1M酢酸水溶液50ml中に浸漬し、20℃下にて24hr
撹拌反応させてコラーゲンを被覆・固定した。反応後、
試料を0.1M酢酸水溶液、次いで蒸留水中で洗浄した。（２）細胞接着強度の評価コラーゲンを固定した金蒸着チタンディスクを70％エタ
ノール水溶液中に一昼夜浸漬することで滅菌した後、PB
S（和光純薬社製）中で洗浄した。細胞はヒト繊維芽細
胞（クロネティックス社製）を３〜４継代したものを用
いた。3.0×10⁵cellsの繊維芽細胞を５％ウシ胎児血清
を含むダルベッコ改変イーグル培地（ギブコ社製）３ml
に分散させ、６ウェルプレート中に設置した試料上に播
種した。37℃、５%CO₂下にて所定期間培養後、以下の方
法により細胞接着強度を評価した。

【００１６】繊維芽細胞を接着させた試料をPBS中で洗
浄した後、１mM濃度のEDTA（和光純薬社製）を含むPBS
で満たした300mlビーカーの壁面に設置した。スラーラ
ーディスクによって一定速度で溶液を10分間撹拌し、細
胞−材料界面に剪断力を負荷した。その後、剥離せずに
材料表面に接着して残存している細胞数をMTT法により
測定した。なお、比較例として、チタンおよび金蒸着チ
タン表面上で同様の方法にて繊維芽細胞を培養した試料
を作製し、細胞接着強度を評価した。実験例１細胞接着強度の評価実施例１で得られた結果を図２に示す。試験結果は、MT
T発色後570nmの吸光度を測定し、それぞれの試料で細胞
剥離処理を行わなかった場合の吸光度を100％として、
それに対する比を細胞残存率（％）とした。図２から明
らかなように、コラーゲンを固定した金蒸着チタン表面
では、培養７日後においても高い細胞接着性を有してい
た。これに対し、比較として行ったチタンおよび金蒸着
チタン表面では、細胞剥離処理によりほとんどの細胞が
剥離してしまい、細胞接着性が低いことが分かる。実施例２細胞接着分子を固定した人工歯根のイヌへの
移植実験（１）人工歯根表面への細胞接着分子の固定人工歯根として、市販のチタン製人工歯根（IMZインプ
ラント、フリアテック社製）を用いた。このIMZインプ
ラントは、歯槽骨に打ち込まれるインプラント本体と歯
肉接触部（TIE）が分離する方式のもので、歯肉組織と
接する部分のみの表面改質を行うのに適している。この
TIEの周囲のみに実施例１の方法に準じて、金を蒸着
し、コラーゲンの固定を行った。次いで、エチレンオキ
シドガスによる滅菌を行った。（２）イヌへの移植実験静脈麻酔下にて、ビーグル犬８頭（体重10〜14kg）の左
右下顎臼歯２本づつを抜歯し、３ヶ月間放置し、歯槽骨
を治癒させた。次いで、静脈麻酔下にて、抜歯部の穴開
けを行い、インプラント本体を埋入した。その後、IME
と呼ばれる専用のスクリューを用いて、TIEをインプラ
ント上部に固定した。イヌ１頭につき、コラーゲンを固
定した金蒸着TIEを３個、比較例として未処理のTIEを１
個の割合で移植した。術後は軟食を与え、口腔清掃は行
わなかった。術後、２週および４週にそれぞれ４頭づ
つ、埋入サンプルを肉眼的に観察した後、犠牲死させ、
下顎骨を取り出し、10％ホルマリン中性緩衝液中で浸漬
固定した。次いで、樹脂包埋後、薄切研磨標本を作製
し、トルイジンブルー染色を施し、埋入した人工歯根と
歯肉組織との接着状態を光学顕微鏡にて観察した。実験例２動物実験後の人工歯根の組織学的観察実施例２で作製した、人工歯根−歯肉組織との界面の接
着状態を観察した。埋入２週後では、未処理の人工歯根
では、歯肉組織との接合状態は不良で、歯肉上皮のdown
growthが起こっているものが多く認められた。また、
歯肉組織は肉芽組織のままで、多くの炎症性細胞の浸潤
が認められた。これに対し、コラーゲン固定した人工歯
根では、歯肉組織との接合状態はおおむね良好で、歯肉
上皮のdown growthの程度も低かった。また、炎症の度
合いも軽度で肉芽組織から結合組織への変化を示すコラ
ーゲン繊維も確認できた。埋入４週後では、未処理の人
工歯根では、依然として歯肉との接合状態は不良で、歯
槽骨に打ち込まれたインプラント本体にまで歯肉上皮の
down growthが起こっており、インプラントと歯肉組織
が剥離してしまっているものも認められた（図３参
照）。また、歯肉組織は依然として肉芽組織のままのも
のが多く、コラーゲン繊維も人工歯根面に対して平行に
走行しており、接着性が低いことを示していた。これに
対し、コラーゲン固定した人工歯根では、歯肉との接合
状態はおおむね良好であった。また、歯肉組織は結合組
織で構成されており、そのコラーゲン繊維も人工歯根面
に対して垂直に走行しているものが認められ、高い接着
性を有していることが確認できた（図４参照）。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は、歯肉接触部との接着が不充分で細菌
感染を起こしやすい従来の人工歯根を示す概念図であ
る。（Ｂ）は歯肉接触部が歯肉で封鎖された本発明の人
工歯根を示す概念図である。

【図２】実験例１の結果を示すグラフである。

【図３】比較例として作製した、埋入４週後の未処理人
工歯根−歯肉結合組織との界面の接着状態をトルイジン
ブルー染色で示す図面代用写真である。

【図４】実施例２で作製した、埋入４週後のコラーゲン
固定人工歯根−歯肉結合組織との界面の接着状態をトル
イジンブルー染色で示す図面代用写真である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面が金属製の人工歯根の歯肉接触部に歯
肉組織親和性材料を含む被覆層を形成してなる人工歯
根。
【請求項２】人工歯根表面に金属薄膜を形成してなる請
求項１に記載の人工歯根。
【請求項３】人工歯根内部の材料が純チタン（Ti）また
はチタン合金（Ti-6Al-4V）であり、人工歯根表面材料
が金（Au）又は銀(Ag)である請求項２に記載の人工歯
根。
【請求項４】歯肉組織親和性材料が細胞接着分子を構成
成分として含む請求項１に記載の人工歯根。
【請求項５】歯肉組織親和性材料をチオール化合物を介
して金属製の人工歯根の歯肉接触部に被覆固定してなる
請求項１に記載の人工歯根。
【請求項６】歯肉組織親和性材料が、細胞接着分子とチ
オール化合物が共有結合した材料である請求項４に記載
の人工歯根。