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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
Title Author(s) Journal URL 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 ― ６５ ―