生体活性イオンを徐放するガラスナノ微粒子を用いて、歯の表面をコーティングする新しい技術を、歯科治療、特に歯周病やむし歯への応用を目的として研究しています。写真は、抗菌性を有するフッ素やホウ素などのイオンを徐放する S-PRG ナノフィラーを用いて、歯の表面を均一にコーティングした状態を示しています。

 

 

 

写真：象牙質表面の電子顕微鏡像を示します。左は弱拡大像、右は強拡大像です。表面に観察される白色の微粒子は S-PRG ナノフィラーであり、規則的に配列した孔構造は象牙細管を示しています。S-PRG ナノフィラーは象牙質表面に良好に付着しており、一部の粒子は象牙細管内に侵入している様子が観察されました。

 

 

S-PRGナノフィラーでコーティングした歯面に、むし歯菌であるミュータンス菌を播種培養した場合でも、菌の増殖は認められませんでした。一方、未処理の歯面では、ミュータンス菌のバイオフィルム形成が確認されました（写真）。さらに、歯周病関連菌の一つである Prevotella nigrescens（ネスランダイ菌）を用いた場合においても、同様の抗菌効果が認められました。これらの結果から、歯面に付着した S-PRG ナノフィラーから抗菌性イオンが放出され、細菌の増殖が抑制されたものと考えられます。

 

 

 

動物の歯周病モデルに対して、S-PRGナノフィラーを用いた治療（歯周ポケット内注入）を行いました。未治療群（左）では、2週後においても歯肉の発赤や出血が認められ、歯周ポケットも深いままで炎症が持続していました。一方、S-PRGナノフィラーによる治療を行った群（右）では、2週後には歯肉の発赤が消失し、出血も認められず、歯周ポケットの浅化が確認され、良好な治癒が得られました。これらの結果から、S-PRGナノフィラーの抗菌性が動物モデルにおいても有効に機能し、歯周病治療における臨床的有用性が示されました。Heliyon 2021 に掲載。

 

 

 

新しい簡便な S-PRG ナノフィラーの応用法として、超音波スケーラーの注水に S-PRG ナノフィラー水を用い、歯面のコーティングを試みました。その結果、象牙質およびセメント質の表面を、容易に S-PRG ナノフィラーでコーティングできることが確認されました。

 

 

そこで、動物の歯周病モデルに対して、治療用器具である超音波スケーラーと S-PRG ナノフィラー水を組み合わせた治療を行いました。通常の水で洗浄した場合（上段）と比較して、S-PRG ナノフィラー水で洗浄した場合には、1か月後に治癒が認められ、その後、歯ブラシによる清掃を行わなくても、健康な状態が3か月間持続しました。これらの結果から、歯面に付着した S-PRG ナノフィラーが長期にわたり抗菌性イオンを放出し、歯周病の進行を抑制したものと考えられます。本手法は、歯を洗浄するだけという非常に簡便でありながら効果的な歯周病治療法として、現在開発を進めています。J Oral Biosci 2022 に掲載。

 

 

 

 

亜鉛イオンを徐放するガラスナノ粒子を用いて歯面のコーティング処理を行い、抗菌性の評価を実施しました。その結果、ナノ粒子コーティングにより、ネスランダイ菌の増殖が有意に抑制されることが確認されました（左：コントロール、右：ナノ粒子コーティング）。これらの結果から、亜鉛イオンが口腔内細菌の増殖抑制においても有効であることが示されました。Dental Materials Journal 2021 に掲載。

 

 

 

北海道大学病院の患者を対象として、フッ素イオンを徐放する市販のガラスナノ粒子材料を用いた臨床研究を行いました。根面う蝕部位にガラスナノ粒子を塗布し、6か月間にわたって根面う蝕の進行を評価しました。その結果、ガラスナノ粒子材料の塗布により、根面う蝕の進行が抑制されることが確認されました。これらの結果から、ガラスナノ粒子材料から徐放されたフッ素イオンにより歯質が強化され、う蝕進行の抑制につながったものと考えられます。Dental Materials Journal 2020 に掲載。

 

H Miyaji, K Mayumi, Y Kanemoto, I Okamoto, A Hamamoto, A Kato, T Sugaya, T Akasaka, S Tanaka. Ultrasonic irrigation of periodontal pocket with surface pre-reacted glass-ionomer (S-PRG) nanofiller dispersion improves periodontal parameters in beagle dogs. J Oral Biosci, 64(2), 222-228, 2022.
https://doi.org/10.1016/j.job.2022.02.006

 

K Mayumi, H Miyaji, S Miyata, E Nishida, T Furihata, Y Kanemoto, T Sugaya, T Akasaka. Antibacterial coating of tooth surface with ion-releasing pre-reacted glass-ionomer (S-PRG) nanofillers. Heliyon, 7(2), e06147, 2021.
https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e06147

 

E Nishida, H Miyaji, K Shitomi, T Sugaya, T Akasaka. Evaluation of antibacterial and cytocompatible properties of multiple-ion releasing zinc-fluoride glass nanoparticles. Dent Mater J, 40(1), 157-164, 2021.
https://doi.org/10.4012/dmj.2019-176

 

H Miyaji, K Mayumi, S Miyata, E Nishida, K Shitomi, A Hamamoto, S Tanaka, T Akasaka. Comparative biological assessments of endodontic root canal sealer containing surface pre-reacted glass-ionomer (S-PRG) filler or silica filler. Dent Mater J, 39(2), 287-294, 2020.

https://doi.org/10.4012/dmj.2019-029

H Miyaji, A Kato, S Tanaka. Suppression of root caries progression by application of Nanoseal: a single-blind randomized clinical trial. Dent Mater J, 39(3), 444-448, 2020. https://doi.org/10.4012/dmj.2019-038