Development of Zirconia Dental Implant Material Gaining Titanium Ability Using Atomic Layer Deposition

利用原子层沉积开发获得钛能力的氧化锆牙科植入材料

基本信息

批准号：
22K10046
负责人：
林達秀
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Aichi Gakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

ジルコニアは歯科用インプラントの材料として有望視されているが、適切な表面改質法は確立されていない。原子層堆積法（ALD）は、金属酸化物の薄膜を材料上に堆積させるナノテクノロジーである。本研究では、ジルコニアディスク(ZR）上にTiO2 (ZR-Ti）、Al2O3 (ZR-Al）、SiO2 (ZR-Si）、ZnO (ZR-Zn）それぞれの薄膜をALDを用いて成膜し、各試料上でマウス線維芽細胞（L929）およびマウス骨芽細胞（MC3T3-E1）の細胞増殖能を評価した。ZRをCAD/CAMシステムで作製後、TiO2、Al2O3、SiO2、ZnOの薄膜を成膜し、成膜後は、それぞれの膜厚、元素分布、密着強度、および元素溶出量を測定した。各試料上におけるL929およびMC3T3-E1の細胞増殖・形態は、培養1、3、5日目（L929）および培養1、4、7日目（MC3T3-E1）に観察した。ZR-Ti、ZR-Al、ZR-Si、Zr-Zn薄膜の厚さはそれぞれ41.97、42.36、62.50、61.11 nmで、平均密着強度はそれぞれ163.5、140.9、157.3、161.6 mNであった。Ti、Alの溶出量は検出限界値以下であったが、浸漬2週間のSiおよびZnの総溶出量はそれぞれ0.019、0.695 ppmであった。L929、MC3T3-E1ともに、ZR-Ti、ZR-Al、ZR-Siのいずれの試料上において細胞数は経時的に増加した。特に、ZR-Tiの細胞数は他の試料よりも優っていた。細胞形態は、ZR-Ti、ZR-Al、ZR-Si上では両細胞とも紡錘形、あるいは多角形を呈し、細胞骨格は培養1日目からよく発達していた。これらの結果から、ジルコニアへのALD応用、特にTiO2の成膜は、ジルコニア製歯科用インプラントの新しい表面改質手法となる可能性があることが示唆された。

氧化锆被视为一种有前途的牙种植体材料，但尚未建立适当的表面改性方法。原子层沉积 (ALD) 是一种将金属氧化物薄膜沉积到材料上的纳米技术。在本研究中，利用 ALD 的细胞增殖能力将 TiO2 (ZR-Ti)、Al2O3 (ZR-Al)、SiO2 (ZR-Si) 和 ZnO (ZR-Zn) 薄膜沉积在氧化锆圆片 (ZR) 上。对每个样品评估小鼠成纤维细胞 (L929) 和小鼠成骨细胞 (MC3T3-E1)。使用CAD/CAM系统制作ZR后，沉积TiO2、Al2O3、SiO2和ZnO薄膜，沉积后测量膜厚、元素分布、附着强度和元素溶出量。在培养第1、3和5天(L929)以及培养第1、4和7天(MC3T3-E1)观察每个样品上L929和MC3T3-E1的细胞增殖和形态。 ZR-Ti、ZR-Al、ZR-Si和Zr-Zn薄膜的厚度分别为41.97、42.36、62.50和61.11 nm，平均附着强度分别为163.5、140.9、157.3和161.6 mN ，分别。 Ti和Al的溶出量低于检测限，但浸渍2周后Si和Zn的总溶出量分别为0.019和0.695ppm。对于 L929 和 MC3T3-E1，ZR-Ti、ZR-Al 和 ZR-Si 样品上的细胞数量随着时间的推移而增加。特别是，ZR-Ti 的细胞数量优于其他样品。 ZR-Ti、ZR-Al和ZR-Si上的细胞形态为纺锤形或多边形，细胞骨架从培养第一天起就发育良好。这些结果表明，ALD在氧化锆上的应用，特别是TiO2的沉积，可能是氧化锆牙种植体表面改性的新方法。