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Title 二酸化チタン含有低濃度の過酸化水素剤と405nm

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Title 二酸化チタン含有低濃度の過酸化水素剤と405nm
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二酸化チタン含有低濃度の過酸化水素剤と405nm 半導
体レーザーを牛歯髄腔象牙質に応用した際のコンポジッ
トレジンとの接着強さ
春山, 亜貴子
歯科学報, 112(2): 137-141
http://hdl.handle.net/10130/2721
Right
Posted at the Institutional Resources for Unique Collection and Academic Archives at Tokyo Dental College,
Available from http://ir.tdc.ac.jp/
137
解説(学位論文
解説)
二酸化チタン含有低濃度の過酸化水素剤と405nm 半
導体レーザーを牛歯髄腔象牙質に応用した際のコンポ
ジットレジンとの接着強さ
Bond strength of resin composite to pulp chamber bovine dentin treated
with low concentration hydrogen peroxide containing titanium dioxide accelerated by 405-nm diode laser irradiation
東京歯科大学千葉病院総合診療科 助教
略歴 2002年東京歯科大学卒業,2010年東京歯科大学大学院修了
(博士
(歯学)
)
,
千葉病院総合診療科レジデント,2011年より現職。研究テーマ:歯科用漂白材に
よる歯質の影響 趣味:音楽鑑賞
春山 亜貴子
Akiko Haruyama
キーワード:低濃度過酸化水素剤,髄腔内漂白,接着強さ
Key words:Low concentration of hydrogen peroxide, Intracoronal bleaching, Bond strength
(2011年11月9日受付,2011年12月28日受理, 歯科学報
112:137∼141,2012.
)
近年,光触媒としての二酸化チタンが工業界をは
はじめに
じめ広い領域で注目されている。二酸化チタンは
歯の審美障害には歯の色の不調和や歯の欠損,形
400nm 付近の紫外線の照射を受けると,水などを
態・位置異常などがあるが,色調不調和でかつ形態
分解してハイドロキシラジカル(·OH)
のようなフ
的・位置的異常が認められない場合,日常臨床では
リーラジカルを発生させ,そのフリーラジカルの酸
漂白法で対応することが多い。特に,歯髄壊死や抜
化力により着色の原因となっている有機物質を分解
髄時の歯髄組織の残存,あるいは外傷による歯髄内
する。この二酸化チタンの光触媒としての特性は,
出血が原因の色調不調和の場合には,ウォーキング
歯科用漂白材2)や義歯洗浄剤として歯科界でも応用
ブリーチ法による漂白法が古くから応用されてい
されつつある。歯科用漂白剤への応用では,二酸化
る。
チタンを含有した低濃度の過酸化水素剤に紫外域か
ウォーキングブリーチ法は,高濃度(30∼35%)
の
ら可視光域420nm 付近までの光照射により,漂白
過酸化水素水と数%の過ホウ酸ナトリウムを混和
効果が得られることが報告されている。つまり,こ
し,歯冠部の根管内に応用する方法であるが,その
の歯科用漂白材は低濃度の過酸化水素剤であっても
過酸化水素水濃度が高いため,歯の構造変化や歯周
髄腔内から歯質を漂白する効果があることから,漂
組織の破壊,歯根の外部吸収などが懸念されてい
白処置後のコンポジットレジン充填の接着強さが未
る。また,日常臨床では,患者から髄腔内漂白処置
漂白歯と変わらなければ,漂白処置直後にコンポ
を行った後にコンポジットレジンを即時充填するこ
ジットレジンを充填することができると推測され
とを求められることが多い。しかし,ウォーキング
る。
ブリーチ法で処置した歯面に対してコンポジットレ
本研究では,二酸化チタンを含有する低濃度の過
ジンを充填すると,脱離が起こりやすいことが報告
酸化水素剤に405nm 半導体レーザーを応用した牛
されるなど,その接着強さの低下が危惧されてい
歯歯冠髄腔象牙質へのコンポジットレジンの接着強
1)
る 。
さについて検討した。
― 61 ―
春山:低濃度過酸化水素剤での髄腔象牙質接着強さ
138
レジン(クリアフィル AP-X A2,クラレメディカ
405nm 紫色半導体レーザーとは
ル)
を填塞し,光 照 射 器(Optilux501,Kerr Hawe)
本研究では,二酸化チタンを含有する低濃度の過
にて光照射した。コンポジットレジンで填塞した標
酸化水素製剤と405nm 紫色半導体レーザー(VLM,
本は,24時間,37℃の水中で保管した後,1歯の牛
住友電工)
を用いて行った。GaN 紫色半導体レー
歯歯冠から近遠心方向に0.
7mm の厚みにダイヤモ
ザーは,工業界では Blu-ray や HD-DVD システム
ン ド ソ ー(Isomet,Buehler)で4個 の 試 料 を 切 断
の記録媒体などで広く応用されている。歯科界で
し,ダイヤモンドポイントで接着界面が1.
0±0.
2
は,漂白をはじめ軟組織の蒸散やバクテリアに対す
mm2の砂時計型になるように調整した。
る殺菌効果,齲蝕の検知,レジンの重合などへの応
接着強さの評価と破断面観察
用 が 試 み ら れ て い る。本 研 究 で の405nm 半 導 体
レーザーの使用は,波長領域が紫外領域に近く,二
砂時計の形状に調整した試料は,万能材料強度試
酸化チタンの光触媒効果を促進するために用いた。
験 機(Tensilon RTC-1150-TSD Orientec 社)
を用い
て,クロスヘッドスピード1.
0mm/min にて引張接
接着試験片の作製
着試験を行った。破断した強さ(荷重)
から引張接着
本研究では,これまでに報告のある30∼35%の過
強さを算出した。なお,引張接着試験を行う前の試
酸化水素剤を応用した髄腔象牙質に対するコンポ
料調整時に壊れた標本は0MPa とした。引張接着
ジットレジンとの接着性と,3.
5%の過酸化水素剤
強さは Tukey test 検定にて有意水準をp<0.
05と
と405nm 半導体レーザーを応用した髄腔象牙質に
して,
統計処理を行った。
また,引張接着試験後の象牙質表面および接着界
対する接着性について検討を行った。
まず,抜去した牛前歯歯冠部の歯髄腔唇側象牙質
面の破断様式は走査電子顕微鏡(SEM JSM-6340F,
を露出させたのち,表1に示す条件に10本ずつ分類
JEOL)
にて観察した。Type1は象牙質での凝集破
して処置した。グループ1では,二酸化チタン含有
壊,Type2は象牙質とコンポジットレジンの混合
の低濃度過酸化水素剤(ピレーネ,三菱ガス化学)
を
破壊,Type3は象牙質とコンポジットレジンの界
髄腔象牙質へ応用し,15mm の距離から405nm 半
面破壊,および Type4はコンポジットレジン内で
導 体 レ ー ザ ー(出 力400mW,パ ワ ー 密 度800mW/
の凝集破壊の4つに破断様式を分類した(図1)
。
2
cm )で15分間光照射したのち水洗した。グループ
髄腔象牙質とコンポジットレジンとの界面観察
2では,30%過酸化水素水(特級試薬,和光純薬)
を
応用し,光照 射 器(Optilux501,Kerr Hawe,出 力
2
図2に蒸留水または高濃度の過酸化水素剤を応用
360mW,パワー密度720mW/cm )
にて15分間光照
した髄腔象牙質とコンポジットレジンとの接着界面
射したのち,水洗した。グループ3は,蒸留水をコ
の代表的な SEM 像を示す。図2(a)
の蒸留水を応
ントロールとして15分間応用した。
用した界面では,ボンディング材のレジン成分の浸
漂白材および蒸留水を応用した牛歯歯冠髄腔象牙
透および硬化によるレジンタグと樹脂含浸層の形成
質には,ボンディング剤(クリアフィルメガボンド,
が認められる。このようなレジンタグと樹脂含浸層
クラレメディカル)
で処理したのち,コンポジット
の所見は,グループ1の低濃度の過酸化水素剤を応
表1
使用した試薬と光照射器
成分と照射器
製品名(製造会社)
グループ1
3.5% 過酸化水素水(二酸化チタン含有)
405-nm 半導体レーザー
ピレーネ(三菱ガス化学)
VLM
(住友電工)
グループ2
30% 過酸化水素水
ハロゲンランプ
過酸化水素水(和光純薬)
Optilux 501(Kerr Hawe)
グループ3
蒸留水
― 62 ―
歯科学報
図1
Vol.112,No.2(2012)
139
破断形態の分類表
Type1:象牙質の凝集破壊,Type2:象牙質とコンポジットレジンと
の混合破壊,Type3:象牙質とコンポジットレジンとの間の界面破壊,
Type4:コンポジットレジンの凝集破壊
用した髄腔象牙質界面でも認められた。一方で,図
着試験を行う前の試料調整時に接着部位で剥離が生
2(b)
の高濃度の過酸化水素剤を応用した髄腔象牙
じ破壊した(界面破壊)
。グループ1の低濃度の過酸
質には,ボンディング材によるレジンタグと樹脂含
化水素剤を応用した場合では,グループ3のコント
浸層の形成は認められなかった。
ロールと比較して引張接着強さは小さくなった。
グループ1および3の破断面を SEM で観察し,
髄腔象牙質とコンポジットレジンとの
引張接着強さと破断形態
その破断形態を分類したものを図4に示す。グルー
プ1では髄腔象牙質とコンポジットレジンとの界面
図3に漂白材および蒸留水を応用した牛歯歯冠髄
破壊(Type3)
の割合が多く,髄腔象牙質を含む凝
腔象牙質とコンポジットレジンとの引張接着強さを
集破壊の割合は約10%程度であった。一方で,グ
示す。各グループの引張接着強さは,それぞれ17.
3
ループ3では象牙質を含んだ凝集破壊と混合破壊の
±5.
8,0,26.
5±9.
8MPa となった。グループ2の
形態(Type1および Type2)
が多く観察された。
高濃度の過酸化水素剤を応用した試料では,引張接
図2
髄腔象牙質とコンポジットレジンとの接着界面の代表的な SEM 像
⒜蒸留水を応用した髄腔象牙質での接着界面,⒝高濃度の過酸化水素剤を応用した髄腔象
牙質での接着界面
R:レジン,HL:樹脂含浸層,RT:レジンタグ,D:髄腔象牙質
(蒸留水を応用した髄腔象牙質での接着界面(図2⒜)
にはボンディング材による樹脂含浸
層と象牙細管に伸びたレジンタグが認められるが,高濃度の過酸化水素剤を応用した髄腔象
牙質での接着界面(図2⒝)
には樹脂含浸層とレジンタグは認められなかった。
)
― 63 ―
140
図3
春山:低濃度過酸化水素剤での髄腔象牙質接着強さ
各グループの引張接着強さ
(蒸留水を応用した髄腔象牙質(グループ3)
での引
張強さと比較して,過酸化水素剤を応用した髄腔象牙
質(グループ1および2)
でのそれは小さくなった。特
に,高濃度の過酸化水素剤(グループ2)
では引張試験
の試料を調整時にすべての試料が破壊した。
)
図4
漂白による接着強さへの影響
これまでに30∼35%の過酸化水素あるいは過酸化
尿素を応用した象牙質へのコンポジットレジンの接
接着試験後の破断形態の分類
Type1:象牙質の凝集破壊,Type2:象牙質とコ
ンポジットレジンとの混合破壊,Type3:象牙質と
コンポジットレジンとの間の界面破壊,Type4:コ
ンポジットレジンの凝集破壊
(低濃度の過酸化水素剤を応用した髄腔象牙質での
破壊様式は,レジンと象牙質での界面破壊の割合が多
かった。一方で,蒸留水を応用した髄腔象牙質では象
牙質を含んだ凝集破壊が多く認められた。
)
着においては,その接着強さが低いことが報告され
ている。その原因は,1)
過酸化水素から発生した
ハイドロキシラジカルや過酸化物の影響により象牙
ンディング材の浸透および重合が不十分であるため
質の有機質成分が溶解し,十分な接着強さが得られ
に,象牙質界面での剥離が起こったと考えられた。
ないことや,2)
漂白後の象牙質や象牙細管内に残
グループ1の低濃度の過酸化水素剤を応用した髄腔
留した過酸化水素から放出されたハイドロキシラジ
象牙質へのコンポジットレジンの接着では,グルー
カルや過酸化物,残余の酸素が蓄積することで象牙
プ3と同様にボンディング剤の浸透および重合によ
細管へのレジン浸透を妨げ,接着システムでの重合
るレジンタグと樹脂含浸層の形成は認められ,その
1,
3∼5)
を抑制する可能性が示唆されている
接着強さは高濃度の過酸化水素剤を応用した髄腔象
。
本研究に用いたボンディング材は,他の市販レジ
牙質に対する接着強さより大きく改善されていた。
ン接着システムの中でも比較的高い接着強さを示す
このことから,低濃度の過酸化水素剤であれば,そ
ことが知られており,図2に示したようにボンディ
の接着強さは改善される可能性があることが明らか
ング材の浸透および硬化によるレジンタグと樹脂含
になった。しかしながら,引張接着試験後の破断面
浸層が形成する。グループ3のコントロールで,多
観察からは象牙質とコンポジットレジンとの界面破
くの試料が髄腔象牙質内の凝集破壊を示したのは,
壊が多く,髄腔象牙質での凝集破壊を示した試料は
このレジンタグ自体の機械的強さが大きいことと,
約10%となっていた。つまり,低濃度の過酸化水素
樹脂含浸層の形成によってボンディング材が歯質に
剤によって産出されたハイドロキシラジカルや残余
対して確実に浸透したことに起因するものと考えら
の酸素によりボンディング材の重合がわずかに抑制
れる。一方で,グループ2の高濃度の過酸化水素剤
されたと推測される。したがって,低濃度の過酸化
を応用した髄腔象牙質へのコンポジットレジンの接
水素剤の応用であれば,ボンディング材によるレジ
着では,ボンディング材に含まれるレジン成分の浸
ンタグおよび樹脂含浸層の形成は可能になるが,そ
透が象牙細管に認められなかった。したがって,ボ
のボンディング材によるコンポジットレジンの接着
― 64 ―
歯科学報
Vol.112,No.2(2012)
強さは過酸化水素剤を応用していない象牙質の場合
より低下することが明らかになった。
臨床での応用と今後の展開
現在,日常臨床では髄腔内漂白した修復歯は,漂
141
旧保存修復学講座,歯科理工学講座,および千葉病院総合診
療科の諸先生方に心より感謝申し上げます。また,走査電子
顕微鏡の使用にあたりご助力いただいた東京歯科大学口腔科
学研究センター 田所克己様,405nm 半導体レーザー使用に
あたりご協力いただいた住友電気工業株式会社に深謝致しま
す。
白治療終了後1∼3週間のインターバルを経たのち
文
献
1)Elkhatib, H, Nakajima, M, Hiraishi, N, Kitasako, Y,
Tagami, J, Nomura, S : Surface pH and bond strength of
a self-etching primer/adhesive system to intracoronal
dentin after application of hydrogen peroxide bleach
with sodium perborate. Oper. Dent, 28:591∼597,2003.
2)野浪 亨,石橋浩造,石橋卓郎,近藤 治,高見和朋:
二酸化チタン光触媒によるホワイトニング 第1報 漂白処
理による抜去歯の色調の変化とエナメル質表面に対する影
響.日歯保存誌,44:37∼43,2001.
3)Titley, K., Torneck, CD., Smith, DC.: Effect of concentrated hydrogen peroxide solution on the surface morphology of cut human dentin. Endod Dent Traumatol,
4:32∼36,1988.
4)Rotstein, I., Lehr, Z., Gedalia, I.: Effect of bleaching
agents on inorganic components of human dentin and
cementum. J. Endod, 18:290∼293,1992.
5)Timpawat, S., Nipattamanon, C., Kijsamanmith, K.,
Messer, HH.: Effect of bleaching agents on bonding to
pulp chamber dentine. Int. Endod J, 38:211∼217,2005.
にコンポジットレジン修復を行うことで,コンポ
ジットレジン修復物の維持するための接着抑制因子
を排除することが推奨される。しかしながら,漂白
処置した髄腔へのコンポジットレジンの維持力は,
期間が経過しても完全な回復は困難である。30%過
酸化水素水による漂白法ではコンポジットレジンの
接着は得られなかったが,二酸化チタンを含有する
3.
5%過酸化水素剤を用いて漂白した象牙質の接着
強さは,漂白していない象牙質のそれと比較して7
割程度であるが接着強さは得られた。このことか
ら,過酸化水素剤の応用により残存しているハイド
ロキシラジカルや過酸化水素を除去することができ
れば,コンポジットレジンと象牙質とのより高い接
着強さを獲得できるとともに,漂白即日での修復も
可能となるものと思われる。今後,過酸化水素分解
酵素や還元剤を用いて過酸化水素剤の分解・除去を
試み,漂白即日に十分なコンポジットレジンの接着
修復の可能性について研究を進める必要がある。
謝 辞
本研究において,心温まるご指導を頂いた東京歯科大学
本論文は,下記学位論文の内容を解説した。
Effect of titanium dioxide and 3.5% hydrogen peroxide
with 405-nm diode laser irradiation on bonding of resin
to pulp chamber dentin
Haruyama A, Kato J, Kameyama A, Hirai Y, Oda Y
Laser Physics 20:881∼885,2010.
別刷請求先:〒261‐8502 千葉市美浜区真砂1−2−2
東京歯科大学千葉病院総合診療科 春山亜貴子
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