Dental Plaque Formation on a Ceramic Implant Surface Attachment and Detachment of in vitro plaque \ \ Yoshinori YAMAGUCHI Department of Maxillo-Facial

セ ラ ミック イ ン プ ラ ン トに 対 す る歯 垢 細 菌 の

付 着 に関 す る研 究

― 人 工 プ ラ ー ク の 付 着 と 脱 離 に つ い て ―

山

口

好

則

滋賀 医科大学歯科 口腔 外科 学講座

(

主任: 佐藤

匠教授)

東北歯科大学歯科保存学第一講座

(

指導 ・主任: 飯 田正人教授)

神奈川歯科大学 口腔細菌学講座

(

指導 ・主任: 梅本俊夫教授)

(

昭和62年9月18日

受付)

Dental Plaque Formation on a Ceramic Implant Surface

•\

Attachment and Detachment of in vitro plaque•\

Yoshinori YAMAGUCHI

Department of Maxillo-Facial Surgery, Shiga University of Medical Science

(

Chief: Prof. Takumi SATOH)

Department of Periodontics and Restractive Dentistry, Tohoku Dental University

( Director and Chief: Prof. Masato IIDA)

Department of Oral Bacteriology, Kanagawa Dental University

(

Director and Chief: Prof. Toshio UMEMOTO)

The purpose of this investigation was to clarify physicochemically plaque formation on ceramic im-plant materials. The effect of the wettability of the ceramic implant surface on plaque attachment and detachment, was examined in vitro.

Bacterial strains used were Streptococcus mutans 176, 175, K-1, 6715 and PK-1. The following test samples were used through put the study: single crystal alumina ceramic, polycrystalline alumina cera-mic, stainless steel, TEFLON (R) and glass. The ex-perimental items consisted of cell, glucan and in vitro plaque attachment, and glucan and in vitro plaque

detachment with sonication. Results:

1. The contact angle of single crystal alumina

ceramics was 29.8•‹ and of the polycrystalline type, 23.6•‹. These are comparatively lower contact angles similar to that of glass.

2. No remarkable differences in attachment test

results were observed among the materials.

3. Detachment tests with sonication with Alumina

ceramic implants showed quick removability of glucan and in vitro plaque.

本 論 文 の 要 旨は, 第28回 秋 季 日本 歯 周 病 学 会 総 会 (1985年11月7日) , 第40回 日本 口腔 科 学 会 総 会 (1986年5月15日) に お い て 発表 した。

Key words: Alumina ceramic implant, Plaque formation, Wettability, Attachment 要 旨: 近年, イ ンプ ラ ン トは多 方 面 で利 用 され て い る が, な か で も人 工 歯 根 イ ンプ ラ ン トは顎 骨 内 (無 菌領 域) か ら 口腔 (有 菌 領 域) とい う特 殊 な位 置 に適 用 され るた あ, そ れ 自体 へ の細 菌 お よび プ ラー クの付 着 が 問題 とな っ て くる。 そ こで イ ンプ ラ ン ト材 として 多 用 され て い る アル ミナ セ ラ ミッ ク ス と細 菌, プ ラー ク との界 面 現 象 を解 明 す る 目的 で, Storeptococcus mutansを 用 い ア ル ミナ セ ラ ミッ ク ス に対 す る菌 体 や, グル カ ン の付 着 あ るい は 人 エ プ ラー ク の付 着 と 脱 離 に つ い て検 討 す る と とも に, 被 検 材料 と して の単 結 晶 お よび 多 結 晶 アル ミナ セ ラ ミ ッ ク ス, テ フ ロン樹 脂, ガ ラ スそ して ス テ ン レス金 属 片 の"ぬ れ性" (接 触 角) とグ ル カ ン, 人 工 プ ラ ー クの 脱 離 との 関係 に つ いて も考 察 を加 え た。 そ の結 果, アル ミナ セ ラ ミ ック スの接 触 角 は単 結 晶, 多 結 晶 と もガ ラ ス のそ れ に近 い 低 値 を示 した 。 付 着 につ い て は, 菌 体, グル カ ン, 人 工 プ ラ ー ク と も材料 問 で有 意 の差 は認 め られ なか った 。 た だ材 料 の脱 離 抵 抗 性 につ い て は, アル ミナ セ ラ ミッ ク スは 低 い接 触 角 (高 い"ぬ れ 性") に もか か わ らず プ ラ ー ク の脱 離 性 が高 か った 。 以 上 の こ とよ り, アル ミナ セ ラ ミッ ク スは, プ ラー ク は付 着 す るが 脱 離 しや す い材 料 で あ る と示 唆 され た 。 索 引 用 語: アル ミナ セ ラ ミ ック イ ン プ ラ ン ト, プ ラー ク形 成, ぬれ 性, 付 着 緒 言 歯 牙 を含 め 口腔 は, 咀 嚼, 発 音 な ど の機 能 的 な 面 は も とよ り, 審 美的 な面 にお いて も, 社 会 生 活 を営 ん で行 く 上 で, 非 常 に重 要 な器 官 で あ る。 しか しな が ら, 多 くの 人 々 は生 命 現 象 として の老 化 や, 様 々 な歯 牙疾 患, 歯 周 疾 患 な どに よ り歯 牙 の喪 失 を余 儀 な く され る 。従 来, こ れ ら歯 牙 欠 損 部 は 義 歯 や ブ リッジ な どに よ り補 綴 され て い る が, 若 年 者 や 壮 年 者 にお い て は, 心 理 的, 生 理 的 理 由 か ら"入 れ 歯"に 対 す る抵 抗 も少 な くな い。 しか もそ れ らを適 用 す る場 合, 欠 損 部 周 囲 の歯 牙 の 削合 をや む な くされ た り, と きに は2次 齲 蝕や 歯 周 疾 患 を引 きお こす 原 因 に な る こ と も あ る。 従 って, 他 の歯 牙 を切 削す る こ とな く, 本 来 の 自己 の 歯 の よ うに 噛 め る補 綴 物 を装 着 したい とい う要 求 か ら, 古 くか ら人 工歯 根 の研 究 が行 な われ, 種 々 の 人 工材 料, 生 体 材料 の応 用 が試 み られ て い る。 しか し, 現 在 ま で の と ころ, いず れ の イ ン プ ラ ン ト材 も生体 適 合性, 生 体 組 織 親 和性 な どに多 くの問 題 が あ り, い ず れ も良好 な結 果 が もた ら され て い る とは 言 えな い1∼5) 。 近 年, 医用 材 料 として 用 い られ つ つ あ る ア ル ミナ セ ラ ミ ック ス は生 体 細 胞, 組 織 に良好 な親 和 性 を持 つ こ とか ら, 人 工歯 根6∼10) , 人 工 骨11) , 人 工顎 関節12) な どの歯 科 領 域 で の利 用 をは じめ, 一般 外科13, 14) , 整 形 外 科15御17) , 脳 外 科18∼20) , 耳 鼻 咽 喉 科21) な ど広 く医学 領 域 に用 い られ 良 好 な結 果 が報 告 され て い る。 しか し, 他 の領 域 と違 って 口腔 内 の 人 工 歯根 の場 合 は顎 骨 内 (無 菌 領 域) か ら口腔 ( 有 菌 領 域) にか け て位 置 す る とい う特 殊 性 が 問題 と な る。特 に顎 骨 内 の人 工 歯 根 と して のイ ンプ ラ ン ト材 の予 後 に重 大 な影 響 を与 え る因子 の ひ とつ と して, イ ンプ ラ ン トが 口腔 粘 膜 と接 す る界 面, す なわ ち骨 組 織 よ り 口腔 に 向 か う際 に通 過 す る軟 組 織 との 界 面 へ の微 生 物 の付 着 が挙 げ られ る 。軟 組 織 や 周 囲骨 な ど生 体 組 織 に対 して 良 好 な親 和性, 付 着 性 を有 す る アル ミナ セ ラ ミ ッ クス イ ン プ ラ ン トにお いて は, 当 然, 口腔 常在 細 菌 や プ ラー ク の 付 着 性 も強 い こ とが 予 測 され る。 しか し, 臨床 的 な観 察 に よれ ば アル ミナ セ ラ ミ ッ ク スイ ンプ ラ ン トは必 ず しも 他 の材 料 に比 べ て プ ラー クの付 着性 が特 に強 い とは 考 え られ な い 。 最 近, 種 々 の 人 工歯 科 材 料 に対 す る 口腔 内微 生 物 の付 着 に関 す る研 究 が報 告 され22∼25) , 材 料 の持 つ 表 面 自 由エ ネ ル ギ ー が 付 着 に な ん らか の影 響 を及 ぼ して い るの で は な い か と考 え られ て い る が, イ ン プ ラ ン ト材 と細 菌 付 着 の 問題 を十 分 に説 明 し得 た報 告 は少 な い26, 27) 。 そ こで, 本 研 究 で は ア ル ミナ セ ラ ミ ック ス に対 す る付 着 プ ラー ク を実 験 的 に観 察 す る と とも に, そ の接 触 角 と人 エ プ ラー ク の付 着 や 脱 離 性 と の関 係 につ い て検 討 した 。

実験材料 と方法

1.平 滑 面 材 料 被 検 平 滑 面 材 料 と し て, 単 結 晶 お よ び 多 結 晶 ア ル ミナ セ ラ ミ ッ ク ス (京 セ ラ 社 製) , ス テ ン レ ス ス チ ー ル (SUS 308三 金 工 業 社 製) , テ フ ロ ン 樹 脂 (SUS308上 にpoly-tetrafluorethrlene加 工 し た も の) , ガ ラ ス (松 波 社 製) を 使 用 し た 。 い ず れ も30×5×0.1mmの 統 一 規 格 で, テ フ ロ ン樹 脂 はnegative control, ガ ラ ス はpositive controlと し て 用 い た 。

2.供 試 菌 株

実験 に は大 阪 歯 科 大 学 口腔 細 菌 学 教 室 よ り分 与 を受 け たStreptococcus mutans (S. mutans) OMZ176を 主 と して使 用 し, 菌 株 間比 較 の 目的 でS. mutans OMZ175, K-1, 6715, PK-1, を併 せ て 使 用 した 。

3.培 地

人 エ プ ラ ー ク の付 着 実 験 用 培 地 と し てBrain Heart Infusion Broth (DIFCO社 製, 以 下BHI) に, 5% sucrose を加 えた 培 地 を使 用 した。 実 験 に供 す る に あた り, BHI 培 地 で24時 間 次 い で18時 間 と2回 継 代 して 得 られ た 菌 液0.1mlを5% sucroseを 加 え たBHI培 地5mlに 接 種 し, これ を培 養 菌 液 と した。 ま た菌 株 の保 存 には 半 流 動 寒 天BHI培 地 を用 い た 。 4.粗 酵 素 の 調 製

0.1%のTween 80を 加 え たBHI培 地 でS. mutans OMZ176株 を37℃18時 間培 養 し, 遠 心 分 離 後, 得 ら れ た上 清 を4℃18時 間, 70%飽 和硫 安 で塩 析 した。 塩 析 後, 7, 200g 20分 間遠 沈 し, 沈 渣 を10mMリ ン酸 緩 衝 液 (pH6.8) に溶 解, 同 じ緩 衝 液 で4℃ に て一 昼 夜 透 析 した。 得 られ た 粗 酵 素 液 を再 び20分 間 遠 沈 し, 上 清 を粗 酵 素 と して 凍 結 保 存 した 。 粗 酵 素 の活 性 は グ ル コ ー ス還 元量 あ た り1 .6μmol/ml/minで あ っ た。 5.イ ン プ ラ ン ト材 の 接 触 角 の 測 定 各 イ ンプ ラ ン ト材 の接 触 角 の測 定 は, エ ル マ社 製 接触 角測 定 器 を用 いて 静 的 接 触 角 に よ り判 定 した (図1) 。す な わ ち, 液 滴 の直 径 が2mmと な る よ うにマ イ ク ロ ビ ュ レ ッ トを用 い て供 試 材 料 面 に滴 下 し, 1面 に5滴 と り, これ を ゴニ オ メ ー タ ー上 で材 料 と液 体 の接 触 面 で 液 体 面 上 に接 線 を 引 き, これ が材 料 表 面 となす 角 を接 触 角 と し て 左 右 の 接 触 角 を測 定 し, そ の平 均 値 をそ の液 の被 検 材 料 に対 す る接 触角 と した。 なお 計 測 は5面25点 で 行 な い す べ て1分 以 内 に測 定 した。 6.付 着 菌 数 の 測 定 (静 菌 系) S. mutans OMZ176をBHI培 地 中 で37℃24時 間, 好 気 条 件 下 で 増 菌 し, 滅 菌 生 理 食 塩 水 で, 7, 200g遠 心 処 理 に よ る洗 浄 を3回 行 な った後, 0.067M リン酸 緩 衝 液 に浮 遊 させ, 分 光 光 度 計 (Spectronic 20島 津 製 作 所 社 製) でOD 600=1.0の 濁 度 に調 製 した もの を原 菌 液 と した。 次 に こ の菌 液1.0mlを 内径90mmの プ ラ ス チ ッ クシ ャ ー レ内 の生 理 食塩 水10mlと 混和 して, これ を 実験 液 と して 直 ち に実 験 に供 した 。 す な わ ち供 試 材 料 を実験 液 中 に入 れ, 37℃ の恒 温 槽 内 に静 置 した 。 つ づ い て そ れ ぞ れ所 定 の時 間経 過 後 (0, 1, 3, 5お よ び10時 匿 後) , 試片 を 取 り出 し滅 菌 精 製 水 中 を1回 く ぐ らせ て 洗

図1静

的接触角 の測定

浄 し, 脱 落 しな い細 菌 を付 着 した も の とした 。 菌 数 の 計 測 はOrstavikら の 方法45) を改 良 して 行 な った.す な わ ち取 り出 した試 片 を滅 菌 精 製 水 で洗 浄, 乾 燥 後, 95%エ タ ノー ル で10分 間 固 定 し, フ ク シ ン で10分 間 染色 を行 な った 。 観 察 は 落射 型 顕 微 鏡 (オ リンパ スDME型) に て1視 野 につ き接 眼 ミ ク ロメ ー タ ー (10mm, 100区 画 方 眼) の あ らか じめ 決 め られ た10区 画 の菌 数 算 定 を 行 な い, これ を1視 野 の 細 菌付 着 数 と した。 以 上 の操 作 を同 一 試 片 につ き, 10視 野 算 定 した。 それ ぞれ 同一 種 類 の供 試 材 料 に対 す る同 一 時 間 の付 着 菌 数 の評 価 は, 計50視 野 の付 着 菌 数 の1視 野 あた りの平 均 値 で 表現 した。 た だ し, テ フ ロ ン材 に付 着 した もの はacridinorange水 溶 液 で10分 間染 色 後, 螢 光 顕 微 鏡 下 で 同様 に算 定 した。 7.付 着 不 溶 性 グ ル カ ン量 の 測 定 (無 細胞 系) 無 細 胞 系 グル カ ン付 着 実 験 は10mMリ ン酸 緩 衝 液3 mlに0.9μci/180μlの14C-sucroseと, さ らに 部分 精 製 され た デ キ ス トラ ンス ク ラ ー ゼ を加 えた 反応 液 に, 各 試 片 を30° に傾 斜 静 置 して37℃ で 培 養 を 行 な い, 各 試 片 に グル カ ンを付 着 させ, 3, 6, 9, 12, 15時 間 後 の グル カ ン量 を測 定 した。 す な わ ち, そ れ ぞれ 所 定 の 時 間経 過 後, 試 片 を取 り出 し, 精 製 水 中 を く ぐ らせ 洗 浄 し, そ れ で も脱 落 しな い もの を付 着 グル カ ン と した 。付 着 不溶 性 グル カ ン量 の測 定 は各 試 片 を1N NaOH2mlを 入 れ た 試 験 管 中で 可溶 化 した後, さ らに超 音 波 洗 浄 器 (100W 28kh, 中川 製 作所 社 製) に て15分 間超 音 波 処 理 を行 な い, 試 片 よ りグル カ ンを全 量 脱 離 させ た。 こ の 溶 液 を 1NHClに て 中和 した あ と, トライ トン トル エ ン シ ンチ レー シ ョン カ クテ ル を10cc注 入 し, 液 体 シ ン チ レー タ ー (パ ッカ ー ド社 製) にて14Cの 放 射 活 性 測 定 を行 な っ た。 8.付 着 人 エ プ ラ ー ク量 の 測 定 (菌 増 殖 系) 5% sucroseを 含 むBHI培 地10ml中 に14C-sucrose 0.3μci/60μlを 加 え, 各 供 試 菌 を接 種 した あ と, 各 試 片 を30° に傾 斜 静 置 し, 好 気 下37℃ で培 養 を行 な い人 工

図2各

供試材料 の蒸留水 に対す る接触角

実験 に用 いた各材料 の蒸留水 に対す る静的

接触角 を示 して いる。

プ ラー ク を付 着 させ た。6, 12, 18, 24, 48時 間 後各 試 片 を取 り出 し, 精 製 水 中 を く ぐ らせ て 洗 浄 し, そ れ で も脱 落 しな い もの を付 着 人 工 プ ラ ー ク と した 。 プ ラー ク量 の 測 定 は2m1の1NNaOH試 験 管 中 で 可溶 後, さ らに15 分 間超 音 波 処 理 を行 な い, 試片 よ りプ ラー ク を全 量 脱 離 させ た後, 取 り込 ま れ た付 着 プ ラー ク 中 の14C放 射 活 性 を無 細 胞 系 実 験 と同 じ よ うに 液体 シ ンチ レー シ ョン カ ウ ン タ ー にて 測 定 した 。 9.付 着 人 エ プ ラー ク お よ び付 着 不 溶 性 グ ル カ ン脱 離 時 間 の 測 定 付 着 人 工 プ ラー ク量 の測 定 の項 で記 載 した 方 法 で 各 材 料 にプ ラー クを付 着 させ た後, 各 試 片 か らのプ ラー クの 脱 離 抵 抗性 を超 音 波 処 理 を行 な って 検 討 し た 。 す な わ ち, 超 音 波処 理 前, 処 理30秒, 1分, 1分30秒, 2分, 2 分30秒, 3分, 5分, 7分, 10分 で 得 られ た 脱離 プ ラー ク に, トラ イ トン トル エ ン シ ンチ レー シ ョン カ クテ ル10 m1を 混 和 し, 液 体 シ ンチ レー シ ョン カ ウ ン ター で14Cの 放 射 活 性 を測 定 す る こ と に よ り, 脱 離 プ ラー ク量 を計 測 し, 全 付 着 量 に対 す る各 時 間 毎 の脱 離 量 を百 分 率 で表 わ した。 付 着 グル カ ンの脱 離 抵 抗性 も同様 に粗 酵 素 を用 い て 作 製 した グル カ ン付 着 試片 を2mlの 精 製 水 の入 った 10mmの 試 験 管 中 に入 れ 超音 波処 理 を行 な って, 脱 離 し た グル カ ンの 放射 活 性 を測 定 した。 10.菌 株 間 の 比較 実 験 菌 株 間 で の, 各 材 料 に対 す る人 工 プ ラー クの付 着 と脱 離 率 の違 い を検 討 す る 目的 で, S. mutans OMZ175, K-1, 6715, PK-1の そ れ ぞれ の菌 株 を使 用 し先 のS.mutans OMZ176の 実 験 系 と同 じ方 法 で検 討 した 。 実 験 群 内お よび 群 間 の 平 均 の 差 の有 意性 はt-検 定 に よ り, 標 本 百 分 率 の 差 の 有 意性 は カ イ 自乗 検 定 に よ り判 定 した。 実 験 成 績 1.各 供 試 材 料 の 蒸 留 水 に 対 す る接 触 角 の測 定 実 験 に用 い た5種 類 の材 料 に お け る接 触 角 は, テ フ ロ ンで 最 も大 き く, 次 い で金 属, 単 結 晶 アル ミナ セ ラ ミ ッ ク ス, 多結 晶 ア ル ミナ セ ラ ミ ック ス, ガ ラ ス の順 に 大 き い傾 向 を示 した (図2) 。 す な わ ち, テ フ ロ ンの そ れ は 91.38°±5.13° と他 の4材 料 よ り著 し く大 き く, 以 下単 結 晶 ア ル ミナ セ ラ ミ ック ス29.80° ±4.05°, 多結 晶 ア ル ミナ セ ラ ミ ック ス23.57Q±5.16°, ガ ラ ス20.28°±5.13° と, 低 い接 触 角 を示 した 。 ま た 金属 の接 触 角 は45.43° ±2.06° とこれ らの 中間 に位 置 して い た。 2.静 菌 系 にお ける 細 菌 の 付 着 いず れ の供 試 材 料 に対 す る付 着 菌 数 も経 時的 に増 加 傾 向 を示 し, 付 着 菌 数 の 差 は培 養1∼3時 間 ま で材 料 間 で 認 め られ なか った 。 しか し, 単 結 晶 セ ラ ミ ック ス と ガ ラ スは3時 間 以 降, 付 着 菌 数 の増 加 が著 明 で な か っ た の に 対 して 金 属, テ フ ロ ンお よび 多 結 晶 セ ラ ミ ック スで は 培 養5時 間 ま で ほぼ 直線 的 な増 加 を示 し, 5時 間 で プ ラ ト ーに 達 し, そ の 後, 付 着 菌 数 の ゆ るや か な 増 加 が 認 め ら れ た (図3) 。 しか し, いず れ の材 料 間 にお い て も有 意 差 は 認 め られ な か った° 3.無 細胞 酵 素 系 に お け る付 着 グル カ ン量 の 測 定 14C-sucroseを 用 い た無 細 胞 酵 素 系 で の付 着 グ ル カ ン 量 の経 時 的変 化 を図4に 示 した 。 す な わ ち各材 料 へ の付 着 グ ル カ ン中 の14C放 射 活 性 は 経 時 的 に 増加 し, 培 養9 時 間 で プ ラ トー に達 した 後, ゆ るや か な 減 少傾 向 を示 し た。 各 材 料 間 に有 意 の差 は 認 め られ な か っ た が, 金 属 材 料 を 除い て 各 材 料 へ の グル カ ン付 着 量 は培 養i9時 間 後 に ピー ク を示 し, 特 に ガ ラ スに お い て は他 の4材 料 に 比 べ, 比 較 的 高 い グル カ ンの付 着 が認 め られ た。 また, 培 養9時 間 以 降15時 間 ま で に テ フ ロン, お よ び 単 結 晶 ア ル ミナ セ ラ ミ ッ ク スに お け る付 着 量 は 急 激 に減 少 した が 他 の 材料 と比 べ て有 意 の差 は認 め られ な か った 。 4.菌 増 殖 系 に お け る人 エ プ ラ ー ク付 着 量 の 測 定 5% sucrose添 加 培 養 液 中 の菌 増 殖 系 で の 各 試験 材 料 にお け る付 着 人 エ プ ラ ー ク量 はい ず れ の 材料 に お い て も ほぼ 同様 の傾 向 を示 した (図5) 。す な わ ち付 着 プ ラー ク 中 の14Cの 放 射 活 性 は 経 時 的 に増 加 し, 培 養18∼24時 間 で プ ラ トー に達 し, そ の後 ゆ るや か な減 少 が認 め られ

図3各 供 試 材 料 に対 す る付 着菌 数 の経 時 的 変 化 S. mutans OMZ176の 静 菌 系 に お け る菌付 着 を数 経 時 的 に 測 定 した 。 図4各 供 試 材 料 に対 す る付 着 グル カ ン量 の経 時 的 変 化 S.mutans OMZ176よ り部 分 精 製 した デ キ ス トラ ン スク ラ ー ゼ を用 い た 無 細胞 酵 素 系 に お け る各 材 料 に対 す る付 着 グ ル カ ン中 の 14C放 射 活 性 を経 時的 に測 定 した。

図5各 供 試 材 料 に対 す る付 着 人 工 プ ラー ク量 の経 時 的 変 化 S.mutans OMZ176を 用 い た 菌 増 殖 系 に お け る各 供 試 材 料 に対 す る付 着 プ ラー ク中 の14C放 射 活 性 を経 時 的 に測 定 した。 た 。 5.付 着 グル カ ンの脱 離 実験 無 細胞 酵 素 系 に お い て, 各 材 料 に付 着 し た グル カ ンの 超 音 波 処 理 によ る脱 離 量 は超 音 波 処 理 時 間 の増 加 と と も に 充進 し, 各 材 料 問 に お け る脱 離 率 の相 違 は 超 音 波 処 理 1分 よ り認 め られ た (図6) 。 す なわ ち, テ フ ロ ンは最 も 短 時 間 で グ ル カ ン の脱 離 が 進 み, 処 理1分 で70%, 2分 で88%, 3分 で95%の グル カ ン脱 離 が認 め られ た 。 これ に対 して ガ ラ スは他 の材 料 片 に比 べ て 強 い 脱 離 抵 抗 を示 し処 理1分 で20%, 2分 で25%, 3分 で45%の グ ル カ ン 脱 離 率 で あ った。 超 音 波 処 理3分 にお け る金 属 と単 結 晶 ア ル ミナ セ ラ ミ ック ス の脱 離 率 は そ れ ぞ れ75%, 78% で, 多 結 晶 アル ミナ セ ラ ミ ッ ク スの65%と の 間 に 有 意 の差 が認 め られ た° 尚, 処 理 時 間7分 に お い て は, いず れ の材 料 に お いて も脱 離 率 は 約98%で あ った 。 6.付 着 人 工 プ ラー ク の脱 離 抵 抗 実 験 S.mutans OMZ 176の 培 養 液 中 で各 材 料 上 に形 成 さ れ た付 着 人 工 プ ラー クの超 音 波 処 理 に よ る脱 離 度 は 経 時 的 に充 進 し, 全 材料 と も超 音 波 処 理7分 で98%の 人 工 プ ラー クの 脱 離 が 認 め られ た。 しか しそ の間 の超 音 波 処 理 時 間 にお い て, 各 材 料 問 で脱 離 傾 向 に差 異 が認 め られ た。 す な わ ち, テ フ ロ ンで は 最 も急 激 な脱 離 が認 め られ, 処 理1分 で92%, 2分 で98%と, ほ ぼ全 量 の脱 離 が 認 め られ た (図7) 。 一 方 ガ ラ スは 最 も緩 慢 で, 処 理1分 で 60%, 3分 で75%の 脱 離 率 で あ り, 5種 の被 検 材料 中, 最 も強 い脱 離 抵抗 を示 した。 金 属, 単 結 晶 アル ミナ セ ラ ミ ッ ク ス, 多結 晶 ア ル ミナ セ ラ ミ ック スの 脱 離 抵 抗性 は これ らの 中 間 に位 置 し, ほ ぼ同 様 の 脱 離 抵 抗 を示 し1分 で70∼80%, 2分 で80∼90%, 3分 で85∼90%の 脱 離 率 を示 した。

図6各 供 試 材 料 上 の付 着 グル カ ン脱 離 率 の 経 時 的 変 化 S. mutans OMZ 176よ り部 分 精 製 され た デ キ ス ト ラ ン ス ク ラー ゼ に よ り各 材 料 に形 成 され た 付 着 グル カ ンの超 音 波処 理 に よ る脱 離 率 を経 時 的 に測 定 した。 7.歯 株 間 の 比 較 実 験 菌 株 間 で の 材料 に 対 す る培 養18時 間 の人 工 プ ラ ー ク の付 着 量 をみ る と (図8) , そ の付 着 量 は菌 株 に よ って 異 な って い た 。 す な わ ち176株 は最 も付 着 人 工 プ ラ ー ク量 が多 く, 次 い で175, K-1, 6715, PK-1と い う1頂で あ っ た。 ま た材 料 間 には 一 定 の傾 向 は 認 め られ ず, 静 止 培 養 で は ほ ぼ 同程 度 の人 工 プ ラー クが付 着 して い た。 図9は 超 音 波 処 理3分 後 の 菌 株別 の 付着 人 工 プ ラ ー ク の脱 離 率 を ま とめ た も ので あ る。176株 の傾 向 は他 の菌 株 で もみ られ, す な わ ちテ フ ロ ンは98%と 最 大 の 脱 離 率 を示 した。 単 結 晶 アル ミナ セ ラ ミ ッ ク ス, 多結 晶 ア ル ミナ セ ラ ミ ック ス, 金 属 は 同 程 度 の 脱 離率 を示 し, ガ ラ スは 最 小 で あ った° 考 察 近 年, 医 用 生体 材料 の進 歩 と と もに金 属, 高 分 子 化 合 物 に続 く第3の 生体 材料 と して, ア ル ミナ セ ラ ミッ ク ス が整 形 外 科, 脳 外 科 な ど様 々 な領 域 で応 用 さ れ つ つ あ る13∼21) 。歯 科 領 域 にお い て も, 生 体 内 で安 定 で, 周 囲組 織 に 対 して無 刺 激 性 で毒 性 が な く, 骨, 歯 肉 な ど生 体 細 図7各 供 試 材 料 上 の付 着 プ ラー ク脱 離 率 の経 時 的 変 化 S. mutans OMZ 176培 養 液 中で 各 材料 上 に形 成 され た付 着 人 工 プ ラ ー ク の超 音 波 処理 に よ る 脱 離 率 を経 時的 に測 定 した。 胞 に親 和 性 が 良 い こ とか ら6, 15, 28, 29) , 人 工 歯根 を は じめ人 工 骨, 人 工顎 関 節 に と広 く応 用 され て い る6∼12) 。 この う ち人 工 歯 根 の 適 用 部位 は他 の部 位 と異 な り, 一 部 が 口腔 ( 不 潔 域) に露 出 す る こ とか ら 口腔 細 菌 や プ ラー ク の 付 着 が 問題 にな る。 組 織 や 細胞 に対 して 付 着 性, 親 和 性 の 良 い アル ミナ セ ラ ミ ッ ク スは 当然, 口腔 内細 菌 や プ ラー ク に対 して も付 着 性 が 高 い と考 え られ る。 一 方, 人 工 歯 根 と して の イ ンプ ラ ン ト体 の予 後 に影 響 を与 え る 因子 の ひ とつ と して イ ンプ ラ ン ト周 囲 に生 じ る 歯 周 疾 患 が考 え られ る1∼5, 30∼31) 。 す な わ ち, ポ ケ ッ ト内 の細 菌感 染 か ら くる慢 性 炎 症 によ り骨 とイ ンプ ラ ン ト体 との 問 の適 合 性 に障 害 が生 ず る可 能 性 が あ り, そ の結 果 イ ンプ ラ ン ト体 が脱 落 した り咬 合 不 全 に陥 る こ とが考 え られ る。従 って プ ラ ー ク が, イ ンプ ラ ン ト体 に付 着 す れ ば す る ほ ど歯 周 疾 患 が生 じ易 くな って 来 る と 考 え ら れ る。 しか し, ア ル ミナ セ ラ ミ ック ス イ ンプ ラ ン トの 表 面 には プ ラー クが付 着 しに くい と述 べ て い る 報 告 も あ り32) , 臨 床 的 観 察 にお い て も, 必 ず し も他 の材 料 に比 べ 付 着 性 が強 い とは 考 え られ な い。 しか しな が ら, イ ンプ ラ ン ト材 へ の微 生 物 あ るい は プ ラー ク の付 着 につ い て 検

図8各 菌 株 間 で の各供 試 材 料 に対 す る人 工 プ ラ ー クの付 着 量 S. mutansの 各 菌株 の各 材 料 に対 す る培 養18時 間 で の付 着 人 工 プ ラ ー ク 中の14C放 射 活 性 を測 定 した 。 討 した研 究 はRams33, 34) , 上 木25) の報 告 が あ る にす ぎ な い 。 本 論 文 は アル ミナ セ ラ ミ ック ス の微 生 物 付 着 の様 相 を人 工 プ ラ ー クを使 って検 討 す る と と もに, 付 着 に関 係 あ る と され る各 イ ンプ ラ ン ト材 の"ぬ れ 性" (接 触 角) と の関 係 につ い て も考 察 した 。 1.研 究 方 法 に つ い て 微 生 物 の 付 着機 序 に つ い てsucrose freeの 状 況 では, 次 の2つ の機 序 が 考 え られ る。Staat35) , 小 池36) , Arm-strongら37) な どが指 摘 して い る エ ナ メル 質 あ る い は そ の 主成 分 で あ るハ イ ドロキ シ ア パ タ イ トとStreptococci を使 用 した 実験 系 で認 め られ て い る唾 液 中の ある種 の成 分 が硬 組 織 表 面 と微 生 物 の菌 体 表 層 との 問 に橋 の よ うに 介 在 して付 着 す る とい う考 え方, お よび 宮 崎38) , Onose ら39) , 坂 本40) な どが報 告 して い る菌体 を ひ とつ の微 粒 子 と して 考 え, 被 付 着 面 の 電 極電 位 に よ る電 気 的 な付 着 が 生 ず る とい う考 え方 で あ る。 唾液 処 理 を行 な っ た材 料 へ の微 生 物 付 着 実 験 につ い てSmith41) , Sonjuら42) は材 料 の種 類 が 異 な る と, 同 じ唾液 処 理 を行 な って も表 面 に吸 着 す る成 分 が, 異 な って お り微 生 物 の付 着 に影 響 を与 え る可 能 性 が あ る と述 べ て い る。 従 って, 様 々 な イ ンプ ラ ン ト材料 表 面 へ の微 生 物 の付 着 様 式 につ い て 比 較検 討 す る場 合, ま ず最 初 は唾 液 処 理 は行 なわ な い 材 料 で 実験 を した 上 で, 唾液 処 理 の 問題 を検 討 した ほ うが 適 当 で あ る と考 え られ る。 一 方, 微 生 物付 着 と表 面 あ ら さ に つ い て, Clayton ら43) は, 表 面 あ ら さが0.1∼1.3μinchの 範 囲 で は材 料 が異 な って もプ ラ ー ク形 成 量 は ほ とん ど同 じで あ る と報 告 して お り, Weitomanら44) は28∼57μinchの 表 面 あ

図9菌 株 別 付 着 人 工 プ ラー クの脱 離 率 S. mutansの 各 菌 株 に よ り各 材料 上 に形 成 され た付 着 人 工 プ ラー ク の超 音 波 処 理3分 後 の脱 離 率 を示 した。 らさで あれ ば ほ とん ど差 が な い と して い る。 本 実験 に 用 い た材 料 の 表 面 粗 さは す べ て0.2μm以 下 に統 一 され て お り, 非 常 に滑 沢 で, 付着 実験 に お い て の影 響 は ない も の と考 え られ る。 ま た, この様 な人 工 プ ラ ー ク を使 った 実 験 の場 合, 菌 体 の付 着, グ ル カ ンの付 着, 人 工 プ ラ ー ク全 体 の付 着 と3者 の 付 着様 式 に つ い て検 討 す る必 要 が あ る と考 え られ る。 1) 材 料 表 面 の接 触 角 の 測 定 に つ い て 医用 材 料 を生 体 内 に埋 入 す る場 合, そ の物 質 が組 織 や 細胞 に対 して無 毒 で あ り, 無 刺 激 性で ある だ け で は十 分 で は な く, そ の材 料 と組 織 や 細 胞 と の"な じみ"が 悪 い と異 物 と して体 外 に排 出 され や す い こ とに な る。"な じ み"の 程 度 を 調 べ る方 法 として は, 動 物 実験 に お い て, 材 料 の周 囲 に付 着 した 組織 の付 着 力 試 験 や, lida27) , 川 原6) が用 い た 材 料 表 面 に対 す る組 織 や 細 胞 の"ぬ れ"の 状 態 で"な じみ"の 程 度 を調 べ る方 法 とが あ る。 今 回 の 研 究 に おい て は, ア ル ミナ セ ラ ミ ック スへ の 口腔 内微 生 物 の付 着 が問 題 と な るた め, 後 者 す な わ ち"ぬ れ"の 程 度 を接 触 角 を用 い て 表 わ した 。 2) 付 着 菌 数 の計 測 にはOrstavikら45) の落 射 螢 光 顕 微 鏡 を 用 い る方 法, 林 原22) , 竹 村 ら46) の走 査 型 電 子 顕 微 鏡 を 用 い る 方法, ア イ ソ トープ で ラベ ル した菌 を用 い て 行 な う計測47∼49) な どが 行 な わ れ て い る。本 研 究 で は のrstavikら の 方 法 に 準 じて行 な った が, こ の方 法 は, 観 察 面 がhomogeneousで な い と算 定 困難 とされ て い るが, 菌 の付 着 状 態 の傾 向 を観 察 す る 目的 に は適 して い る もの と考 えて 実験 を 行 な った 。 3) プ ラー クの 付 着 実験 に つ いて 実 験 に供 試 す る細 菌 の 選定 に あ た っ て は, ヒ トロ腔 由 来 で プ ラ ー ク形 成 能 が あ り, プ ラー ク あ る い は唾 液 中 で 高 い比 率 を 占 め る菌 種 を も とにS. mutans OMZ176株 を 中心 にStreptococci 5菌 株 を使 用 した 。 これ らの菌 種 の培 養 に はBrain Heart Infusion Broth (BHI) , Tott Hewitt Broth, Trypticase Soy Brothな どが よ く用 い

られ て お り, い ず れ の培 地 にお い て も良好 な発 育 を示 す こ とが 知 られ て い る が, 本 研 究 で はBHI培 地 に プ ラー ク形 成 に必 要 な5% sucroseを 加 えて使 用 した 。人 エ プ ラー クを 量的 に表 示 す る には プ ラー クの 乾 燥 重 量, 濁 度, 糖 量, 蛋 白量 を測 定 す る方 法 が一 般 に用 い られ て い る。 本 実験 で は各 材 料 問 で の プ ラ ー ク付 着 量 の 差 異 を比 較 す る こ とが 目的 で あ り, プ ラ ー ク が単 一 菌 種 に よ って 形 成 され る もの で あ る こ とか ら, 前 述 の いず れ の測 定 法 で も良 い と考 え られ るが, 本 実 験 に用 い た ア イ ソ トープ で ラベ ル したsucroseを 用 い て行 な う方 法 は微 量 で行 な え る うえ に正 確 で か つ 客 観 的 に 評価 で き る点 で優 れ て い る とい え る。 4) 付 着 プ ラ ー ク, グル カ ンの 脱 離 実験 に つ い て 付 着 プ ラー クの脱 離 抵 抗 性 を表 わす 方 法 と して, Wise

ら50) のbrushing deviseを 用 い る方 法, 流 水 に よ る機 械 的 除去 方 法, あ るい は 液 体 中でshakeす る方法 な どが 用 い られ て い る。brushingに よ る方 法 はbrushの 型, 硬 さ, 圧 な どの複 雑 な要 素 が 含 ま れ るた め, 再 現 性 に 問 題 が あ り, 流 水 法 やshaking法 は, 菌 体 の付 着 が単 層 に近 い場 合 に有 効 と考 え られ るが, プ ラー ク の厚 さ が増 した場 合, 材 料 と菌 体 との 付 着力 よ り も菌 体 と菌 体 との 付 着 力 を測 定 して し ま う恐 れ が あ る。 この た め藤 田 は プ ラ ー ク の層 を通 過 して 材 料 表 面 で音 波作 用 が働 く と考 え られ る超 音 波 処 理 に よ る方 法 を報 告 して い る23) 。 本 研 究 に お い て は, こ の藤 田の 方 法 に準 じて行 な っ た が, 実 験 操 作 が容 易 で再 現 性 が 高 く, 特 に今 回行 な っ た ラ ジオ ア イ ソ トープ を用 い た 実験 系 に お いて は, よ り客 観 的 なデ ー ター が 得 られ る点 で 非 常 に有 効 な方 法 で あ る と考 え ら れ た 。 2.実 験 結 果 に つ い て 1) 各 材料 の蒸 留 水 に対 す る接 触 角 につ い て 生 体 組 織 や細 胞 との"な じみ"を 表 わ す 接 触 角 は テ フ ロ ンに お い て著 し く高 い値 を示 し, 単 結 晶 ア ル ミナ セ ラ ミ ッ ク ス, 多 結 晶 アル ミナ セ ラ ミ ッ ク ス, ガ ラ スに お い て は比 較 的 低 い値 を示 した 。 また 金 属 は そ の 中 間 の値 を 示 した。 種 々 の歯 科 材 料 にお け る 接 触 角 に つ い て, lida27) は テ フ ロ ン96°, 金 属57°, ガ ラ ス25° と, ほ ぼ 同様 の値 を報 告 して い る。 ま た川 原6) は 様 々 な 医用 材 料 の接 触 角 を測 定 し, ポ リエチ レン, シ リコ ンな ど疎 水 基 で あ るR基 を持 った高 分 子 材 料 は, は な は だ"ぬ れ"に く く, 細 胞 との"な じみ"も 悪 い と述 べ て お り, ガ ラ ス, セ ラ ミ ック ス な どは 表 層 が 極 性化 して い る こ とか ら, 細 胞 との"な じみ"が 良 く, 組 織培 養 実 験 に お い て も培 養 細 胞 の セ ラ ミ ック ス表 面 に対 す る接 着 状 態 が 良好 で あ る こ とか ら, 人 工 歯 根 と して 純 ア ル ミナ セ ラ ミ ック ス が画 期 的 な成 果 を収 め て い る と推 論 して い る。 一 方 金 属 につ い て は, 一 般 的 に研 磨 面 が 無 極性 で親 油性 で あ る こ とか ら, 細 胞 と の"ぬ れ"は ガ ラ スな ど と比較 す る と"ぬ れ" に くい として い る。 本 実験 で は単 結 晶 ア ル ミナ セ ラ ミッ ク ス と多 結 晶 アル ミナ セ ラ ミ ッ クス が と もに 同 じ材 料 で あ る に も かか わ らず 接 触 角 に相 違 が み られ た が, そ の 理 由 と して 両 者 の結 晶 構 造 の違 い に よ る可 能 性 が考 え られ る。 これ らの接 触 角 の違 い は結 果 的 にYoungの 公 式 ( rSV-rSL=rLV×cosθ) か ら表 面 自 由 エネ ル ギー の違 い と して 表 わ され, 蒸 留 水 の接 触 角 は表 面 エネ ル ギ ー の 一 応 の 目安 と考 え る こ とが で き る_。 2) 付 着 に つ い て ( 1) 付 着 菌 体 につ いて テ フ ロ ン, 多 結 晶 アル ミナ セ ラ ミ ック ス, 単 結 晶 アル ミナ セ ラ ミ ック ス, ガ ラ ス, 金 属 の5種 の材 料 にお け る 細 菌 の付 着 は 培 養3時 間 ま で は著 明 な差 は認 め られ なか っ た。 し か しプ ラ トー に 達 した培 養5時 間 に おい て 単 結 晶 アル ミナ セ ラ ミ ッ ク ス, ガ ラス は テ フ ロン, 多 結 晶 ア ル ミナ セ ラ ミッ ク ス, 金 属 よ り も付 着 菌 数 が少 ない 傾 向 を示 した 。 上 木25) はS. mutansを 用 い て 同様 の実 験 を 行 ない 単 結 晶 ア ル ミナ セ ラ ミ ック ス は多 結 晶 アル ミナ セ ラ ミ ック ス よ りも付 着 菌 数 が少 な い とい う結 果 を示 して い る。 この結 果 は本 実 験 の結 果 と一致 して い るが, これ は 菌 株 の違 い や セ ラ ミ ック ス表 面 の結 晶 構 造 の違 い に っ い て も検 討 す る必 要 が あ る こ とを示 してい る。 しか も, 測 定 値 の ば らつ きが大 き い こ とか らも分 か る よ うに観 察 面 がhomogeneousで な い材 料 にお い て は 大 きな 誤 差 が 生 じて い るの で は な い か と も考 え られ る。 事 実, 本 研 究 で は有 意差 は認 め られ な か っ た。 一 般 に 口腔 内細 菌 の 固 体 表 面 へ の付 着 機構 と して は歯 体 表 層 成 分, 菌体 外 産生 物 と固体 表 面 の"ぬ れ"の 問 題 を含 む 電 気 的 引 力 が 考 え られ る。 今 回 の実 験 の よ うにS. mutans単 菌 株 に よ る sucrosefreeで の静 菌 系 の 実験 で は, 付 着 機 構 に 固体 表 面 の"ぬ れ", 電 気 的 引 力 の関 与 が 考 え られ る。 しか し, 接 触 角 測 定 で示 され た よ うに, ガ ラ ス, 多 結 晶 ア ル ミナ セ ラ ミ ック ス, 単 結 晶 アル ミナ セ ラ ミ ッ ク スは, 概 ね 同 様 の"ぬ れ"状 態 を示 して い た 事 を 考 え合 わ せ る と矛 盾 す る こ と とな り, 菌 の 各 種 材 料 へ の付 着 に 関 して は他 の 原 因, た とえば 材 料 表 面 へ の結 晶 構造 の違 い な どが関 与 して い るか も しれ ず, こ の問 題 は今 後検 討 す べ き課 題 と い え よ う° (2) 付 着 グル カ ンに つ い て 多 くの研 究 よ りS. mutansのsucroseに 依 存 す る平 滑 面 へ の 付 着 現 象 は, この細 菌 が産 生 す る不 溶 性 グル カ ン に起 因 して い る と され, これ が歯 面 へ の菌 の付 着 を促 し, プ ラー ク形成 に重 要 な役 割 を果 た して い る と考 え られ て い る。 そ こで, 無 細 胞 系 にお け る グル カ ン合 成 お よ び各 材料 表 面 へ の付 着 に つ い て検 討 した が, 各 材料 間 に お け る付 着 グル カ ン量 に は, 有 意 の差 は 認 め られ な か った 。 この こ とは, グ ル カ ン の材 料 表 面 へ の 付 着様 式 を 考 え る 時, 材 料 表 面 の電 気 引 力 が材 料 表 面 上 で のde novo合 成 に 影響 しな か った こ とを意 味 して い る と考 え られ る。 ( 3) 人 工 プ ラ ー ク につ い て 今 回 の実 験 で は, 菌 種 に よ る明 らか な プ ラー ク付 着 量 の相 違 を認 め た が (図8) , 材 料 の違 い に よ る とこ ろ の プ ラ ー ク付 着 量 には 有 意 な 差 は 認 め られ な か った。 各 種 菌 株 間 にお け る プ ラー ク形成 能 が異 な る こ とに つ いて は 古

くか ら多 くの報 告 が あ り, 同 じS. mutansに お い て も血 清 型 に よ りそ の プ ラ ー ク形成 能 は 異 な る こ とが報 告 され て い る 。 ま た各 種 材 料 へ の プ ラー ク付 着 量 の相 違 につ い て は, ヒ ト口腔 内 で の プ ラー ク形 成 に お い て も観 察 され て い る32) 。 こ の点 につ い て, Guth51) , Eicherら52) は ブ リッジ の ポ ンテ ィ ック材 料 とそ れ に接 す る歯 肉 を組 織学 的 に観 察 し, 艶 焼 され た陶 材 には プ ラ ー クの 付 着 が 少 な く, 組 織 為 害 性 が最 も低 い と報 告 し て い る° ま た, 田 端53) , 嶋 倉54) , 藤 田23) も同様 に レジ ン, 金 属 に比 べ 滑 沢 に艶 焼 され た 陶 材 には 沈着 物 が付 着 しに くい と報 告 して い る。 一 方, 本 実 験 で の人 工 プ ラー ク付 着 実 験 にお い て は, 各 材 料 間 に プ ラ ー ク付 着 量 の相 違 は 認 め られ な か っ た ° この点 に関 して, 藤 田 も同 様 に 材料 問 で人 工 プ ラ ー クの付 着量 に差 は な い と報 告 して い る。 この よ うなin vitro, in vivoで の実 験 結 果 の相 違 は 実 験 環 境 の違 い に よ る も の と推 測 され る。 ま た, 材 料 へ の プ ラ ー ク付 着 に影 響 を与 え る因 子 と してWearhang55) , Claytonら43) は 表 面 性 状 の相 違, Normanら56) は材 料 の化 学 的 性 状 の違 い を挙 げ てい る。 しか し本 実験 に お け る表面 性 状 は全 て の 材 料 と も表 面 粗 さ が0.2μm以 下 の 滑 沢 な 面 に調 製 され て お り, 脱 離 力 の加 わ らない 人 工 プ ラ ー クの付 着 に お い て は 無 細胞 系 と同様 にsucrose添 加 培 地 で は, 材 料 面 で の グル カ ンのde novo合 成 は同 じで あ り, 材料 に よ る相 違 は な い もの と考 え られ た。 3) 脱 離 抵 抗 性 ( 1) 付 着 グル カ ン の脱 離 抵抗 性 プ ラ ー ク細 菌 の材 料 表 面 へ の付 着 に つ い て は, 細 菌 の 産生 す る多 糖 体 に関 与 す る もの が 大部 分 で あ る と言 われ て い る。 そ こ で人 工 的 に各 材料 に付 着 した無 細 胞 系 合 成 グル カ ンの脱 離 抵 抗 性 を超 音 波 処 理 を行 な うこ とに よ り 測 定 した 。 そ の結 果, テ フ ロンは 最 も低 い 脱 離 抵抗 性 を 示 し, 逆 に, ガ ラ スは最 も高 い脱 離 抵 抗 性 を示 した 。金 属, 単 結 晶 ア ル ミナ セ ラ ミ ック ス, 多 結 晶 アル ミナ セ ラ ミ ック ス は こ の 中間 に 存在 して い た 。 こ の結 果 と表 面 自 由 エ ネ ル ギ ー と相 関 す る接 触 角 との 関連 を考 え る場 合, 大 きな 表面 自由 エ ネル ギー を持 つ ガ ラ スは脱 離 抵 抗 性 が 高 く, 逆 に小 さな表 面 自 由 エネ ル ギ ー を持 つ テ フ ロ ンは 脱 離 抵 抗性 が 少 な い こ とに な り, 表 面 自由 エ ネ ル ギ ー と プ ラ ー クの付 着 と くに脱 離 抵 抗 性 の面 で, 密 接 な 相 関 性 が あ る と考 え られ る (図10) 。 しか し, 実 験 結 果 か らは 正 の相 関 は 得 られ ず 材 質 の違 う中 間位 の表 面 エ ネ ギル ー を有 す る材 料 問 で は脱 離抵 抗 性 に, は っき り と した相 違 が 認 め られ な か っ た。 ( 2) 人 工 プ ラー クの脱 離 抵 抗 性 図10各 供 試 材 料 の 接 触 角 とグ ル カ ン脱 離 群 の関 係 各 供 試 材 料 の 接 触 角 と グル カ ンの超 音 波 処 理3分 後 の脱 離 率 と の関 係 を示 して い る。 各 種 材 料 に代 着 した人 工 プ ラ ー クの 超 音 波処 理 に お い て も, 人 工 グ ル カ ン とほ ぼ 同様 の結 果 が 得 られ た 。 プ ラ ー ク の脱 離 抵 抗性 に つ い てWise50) はbrushing devise を用 い た実 験 にお い て, 金 属 は レジ ン, ポ ー セ レン よ り 脱 離 しに くい と報 告 し, ま た藤 田 は超 音 波 処 理 に よ る脱 離 抵 抗 実 験 よ り, ポ ー セ レンは レジ ン, 金 属 に比 べ て 極 め て脱 離 抵 抗 性 の低 い 材 料 で あ る こ とを導 き, こ の こ と よ り臨床 的 に 見 られ る ポ ンテ ィ ッ ク材 料 とプ ラ ー ク付 着 量 の 関 係 に よ く符 合 し, 付 着 量 に密 接 な 関係 が あ る と し て い る。 つ ま り藤 田 は一 連 の実 験 か ら, 静 的 な 環境 下 で は 各 材 料 問 に プ ラー ク付 着 量 に差 は認 め られ な い が, 材 料 問 の脱 離 抵 抗性 の差 に よ りポ ー セ レン は 口腔 内で は 他 の材 料 に比 べ プ ラー ク付 着 量 が少 な くな る と考 察 して い る。 一 方, Glant26) は, 材 料 の持 つ"ぬ れ"と プ ラ ー ク 付 着 量 との関 係 につ い て 検討 し, レジ ン<エ ナ メ ル, 象 牙 質<ゴ ール ド<ポ ー セ レンの順 で 大 き くな る"ぬ れ" に対 し, プ ラ ー ク の付 着 量 も少 な くな る と して い る。 し か しlida27) の報 告 で は, 材 料 の持 つ"ぬ れ"の 差 異 が プ ラー ク付着 量, 特 に プ ラ ー ク 形 成 過 程 で のinitial stageで の菌 体 付 着 にな ん らか の影 響 を及 ぼす こ とが 示 唆 され, 脱 離 力 を加 えた 場 合, 必ず し も表 面 エ ネ ル ギ ー と一 致 しな い と して い る。 ま た"ぬ れ"と プ ラ ー ク脱 離 量 との 関連 に つ い て は, 本 実 験 の結 果 か ら も明 らか に異 な る接 触 角 を持 つ もの は そ のプ ラー ク脱 離 量 に差 異 は あ るが, 接 触 角 の 近似 の材 料 間 で の プ ラ ー ク脱 離 量 に 関 し て は, 有 意 な 差 が あ る とは考 え られ ない (図11) 。 これ らの こ とよ り各 種 材料 とプ ラー ク付 着 料 との関 係 につ い て は, 脱 離 抵 抗 性, 接 触 角 ば か りで な く表 面 結 晶 構 造 や 表 面Zeta電 位 な どが複 雑 に影響 す る結 果 で あ る こ とが

図11各 供 試材 料 の接 触 角 と人 工 プ ラ ー ク脱 離 率 各 材 料 の 接 触 角 と付 着 人 工 プ ラ ー ク の超 音 波 処 理2 分 後 の 脱 離率 との 関係 を示 して い る。 推 察 され, イ ンプ ラ ン ト材 料 と細 菌 あ るい は プ ラー クの 付 着 の 関係 を 明 か にす る に は, 更 にい くつ か の要 因 に つ い て の検 討 が必 要 で あ る と考 え られ る。 結 論 アル ミナ セ ラ ミ ッ ク スに対 す る プ ラ ー ク付 着 につ い て 菌 体 付 着, グル カ ン付 着, お よび 人 工 プ ラ ー ク付 着 の状 態 を実験 的 に観 察 す る と と もに付 着 に関 係 あ る と され る 各 イ ンプ ラ ン ト材 の"ぬ れ 性" (接 触 角) と脱 離 抵 抗 性 に つ い て も検 討 を行 な い以 下 の結 論 を得 た 。 1.各 種 材料 の蒸 留水 に対 す る接 触 角 につ い て テ フ ロ ンに つい て 著 し く高 い 値 を示 し, 単結 晶 ア ル ミ ナ セ ラ ミ ック ス, 多 結 晶 アル ミナ セ ラ ミ ッ ク ス, ガ ラス に お い て は比 較 的 低 い 値 を示 し, 金 属 は そ の 中 間 の値 を 示 した。 2.付 着 につ い て 1) 付 着 菌 体 につ い て 培 養5時 間 にお い て 単結 晶 ア ル ミナ セ ラ ミ ック ス, ガ ラ スは テ フ ロ ン, 多結 晶 ア ル ミナ セ ラ ミ ック ス, 金 属 よ りも付 着 菌 数 が 少 な い傾 向 を示 した が, 有 意 差 が 認 め ら れ ず 各 材料 の もつ"ぬ れ"と も一 致 して い な い 。 2) 付 着 グル カ ンに つ い て 単 結 晶 ア ル ミナ セ ラ ミ ック ス とテ フ ロ ンで は培 養9時 間 を ピー ク と して 徐 々 に グル カ ン付 着 量 が減 少 した。 し か し, 各 材 料 問 にお け る付 着 グル カ ン量 に有 意 の差 は認 め られ な か っ た。 3) 人 工 プ ラ ー ク につ い て 材 料 間 で一 定 の傾 向 は み られ ず, プ ラ ー ク付 着 量 には 有 意 の差 は認 め られ なか った 。 3.脱 離 抵 抗 性 につ い て 1) 付 着 グル カ ン の脱 離 につ い て テ フ ロン は最 も低 い 脱 離 抵 抗 性 を示 し, ガ ラス は最 も 高 い脱 離 抵 抗 性 を示 した 。金 属, 単 結 晶 ア ル ミナ セ ラ ミ ック ス, 多 結 晶 ア ル ミナ セ ラ ミ ック ス は こ の 中間 に存 在 して い た° 超 音 波 処 理 時 間3分 で は単 結 晶 アル ミナ セ ラ ミッ ク スは 多結 晶 ア ル ミナ セ ラ ミ ック ス よ りや や 低 い 脱 離 抵 抗 性 を示 した 。 2) 人 工 プ ラー クの脱 離 に つい て テ フ ロ ンは 最 も低 い脱 離 抵 抗 性 を示 し, ガ ラ スは 最 も 高 い 脱 離 抵 抗性 を示 した。 ま た, 金 属, 単 結 晶 ア ル ミナ セ ラ ミ ッ ク ス, 多 結 晶 アル ミナ セ ラ ミ ッ ク スは この 中 に 存在 しね て い た。 4.菌 株 間 の比 較 人 工 プ ラ ー ク付 着 量 は 菌 株 によ って異 な り, 176株 に 最 も多 く, 175, K-1, 6715, PK-1の 順 で あ った が, 各 材 料 間 に は一 定 の傾 向 は 認 め られ な か った 。 ま た脱 離 抵 抗 性 にお い て も各 菌 株 間 に差 異 は な く176株 の傾 向 は他 の 菌 株 で も認 め られ た 。 謝 辞 稿 を終えるにあた り, 終始御指導, 御校閲 を頂きま した東北歯 科大学歯科保存学第1講 座 飯 田正 人教授 に謹 んで感 謝 の 意 を表 します。 さらに貴重 なる御教示 と御校閲 を頂 き ま した神奈川歯 科大学口腔 細菌学講座 梅本俊夫教授 に深 く感 謝 い た します。ま た御 懇篤 な御校 閲を頂 きま した神奈川歯科大学 口腔生 化 学 講座 斎藤 滋教授, 神奈川歯科大学 口腔衛生学講座 飯塚喜 一 教授 に 神奈川歯科大学保存学第講座 岩本次男教授深 く謝意 を表 します 。 なお本研究 の一部 は, 昭和60年 度文部省科 学研究費, 奨励研 究 (A) 60771574の 補助 で行 なわれ たことを付記す る。

文

献

1) Lavelle, C.L.B.: Mucosal seal around endos-ceous dental implants. J. Oral Implantol., 9: 357-371, 1981.

2) Smithloff, M. and Fritz, M.E.: The Use of blade implant in a selected population of

par-tially edentulous adults-A ten year _{report .} J. periodontol., 53: 413-418, 1982.

3) 吉峰一夫, 中条基裕, 小沢俊文, 和泉一清, 宝諸

博文, 柳沢定勝: イ ンプ ラン トの撤去例 か ら示唆

さ れ る こ と (そ の1) . 日歯 評 論, 485: 177-188, 1983.

4) 吉 峰 一 夫, 中条 基 裕, 小 沢 俊 文, 和 泉 一 清, 大 亀 廉, 柳 沢 定勝: イ ンプ ラ ン トの撤 去 例 か ら示 唆 さ れ る こ と (そ の2) . 日 歯 評 論, 486: 155-168, 1983. 5) 添 島 義 和, 伊 藤 隆利, 一 ノ瀬 映 輔, 堀 川 秀 一: Al2O3セ ラ ミ ッ クイ ンプ ラ ン ト5年 経 過 の臨 床 的 観 察. 日歯 イ ンプ ラ ン ト会 誌, 5: 38-47, 1984. 6) 川 原 春 幸: 新 型 セ ラ ミ ック イ ンプ ラ ン ト (Bioce-ram) につ い て. 歯 界 展 望 別 刷 イ ン プ ラ ン トの臨 床: 207-214, 1975.

7) Kawahara, H.: Today and tomorrow of Bioce-ramics. Oral implant., 8: 411-432, 1979. 8) Kawahara, H. and Hirabayashi, H.: Single

crystal alumina for dental implants and bone screws. J. Biomedical Materia. Res., 14: 597-605, 1980.

9) Ogiso, M. and Kaneda, H.: Epithelial attach-ment and bone tissue formation on the surface of hydroxyapataite ceramics dental implants, Biomaterials, 59, John Wiley and Sons Ltd., 1980.

10) Kawahara, H.: Designing criteria of bioceram-ics for bone and tooth replacement. J. ortho-paedic Ceramic Implants, 1: 1-10, 1981. 11) 高 森 等, 斎 藤 俊夫, 寺 辺 勝 之, 内 田 稔, 園 山 昇, 五 十嵐 恵 子: セ ラ ミ ック を用 いて 下 顎 骨 即 時 再建 を行 ったosteofibromaの1症 例. 日 口外 誌, 28: 1758-1766, 1982. 12) 佐 藤 匠, 山 口好 則, 吉 武 一 貞, 飯 田正 人, 川 崎 伝 男: ア ル ミナ セ ラ ミ ック ス下 顎 頭 と シ リコ ン膜 を用 い た顎 関節 強 直 症 の1治 療 例. 日科 誌, 32: 555-566, 1983. 13) 加 藤 弘 文, 水 野 浩, 田村 康 一, 渡 辺 智, 清 水 慶 彦, 寺松 孝: ア ル ミナ セ ラ ミッ ク ス に よ る人 工 胸骨, 人 工肋 骨-基 礎 的 検 討-, 敷 田卓 治, 大 井 淑雄, 整 形 外 科 セ ラ ミ ック イ ン プ ラ ン トコ ロキ ウム記 録 集, 京 都 セ ラ ミ ック 株 式 会 社, 京 都, 1980, 81-84. 14) 新 田澄 郎, 石 木 幹 人, 谷 田達 男, 新 谷 哲 一, 渡 辺 新 吉, 小 池 加 保 児, 大 貫 恭 正, 岡 田信 一 郎, 大 久 保 和 弘, 仲 田 祐: Al2O3セ ラ ミ ック ス に よ る肺 外 科 切 断 肋 骨 再 固 定, 敷 田卓 治, 大 井 淑 雄, 整 形 外 科 セ ラ ミ ック イ ンプ ラ ン トコ ロキ ウム記 録 集, 京 都 セ ラ ミ ック株 式 会社, 京 都, 1980, 85-89. 15) 藤 沢 章, 平 林 正 也: 医用 セ ラ ミッ ク材 料-工 場 の 立場 か ら―. 人 工 臓 器, 9: 697-709, 1980. 16) 赤 松 功 也, 伊 丹 泰 人, 富 田泰 次, 石 田了 久, 永 井 素 大, 唐 沢重 雑, 中 島育 昌, 神 前 智 一, 加 藤 善 久, 天 神宏 純, 根 本 文夫, 佐 藤 徹 夫: 股 関 節 に 用 い る Implantに 関す る実 験 的 研 究 日 整 外 誌, 53: 1482-1483, 1979. 17) 蟹 江 良一, 今 泉 司, 太 田弘 敏, 前 田 実, 加 藤 隆, 堀 田厚 志, 青 松 紀 雄: セ ラ ミッ クの骨 に 及 ぼ す 影響 に 関す る実 験 的 研 究. 日整 外 誌, 53: 1485-1486, 1979. 18) 小 林 茂 昭, 原 秀 昭, 本 郷 一 博, 井 上 紀 樹, 小林 直樹, 横 尾 昭, 杉 田慶 一 郎: 脳 神 経 外 科 に お け るセ ラ ミ ッ クの有 用 性, 敷 田卓 治, 大 井 淑 雄, 整 形 外科 セ ラ ミ ック イ ン プ ラ ン トコ ロキ ウ ム 記 録 集, 京都 セ ラ ミ ック株 式 会 社, 京 都, 1980, 91-94. 19) 島 利 夫, 古林 秀則, 池 用 清 延, 山本 信 二 郎: セ ラ ミ ッ ク スに よ る頭 蓋 骨 穿 頭 部 補 填 材 料, 敷 田卓 治, 大 井 淑雄, 整 形 外 科 セ ラ ミ ックイ ンプ ラ ン ト コ ロキ ウム記 録 集, 京 都 セ ラ ミ ック株 式 会 社, 京 都, 1980, 95-97.

20) Kobayashi, S., Sugita, K., Matsuo, K. and Inoue, T.: Reconstruction of the sellar floor during transsphenoidal operations using alu-mina ceramics. Surg. Neurol., 15: 196-197,

1981.

21) 山 本悦 生, 岩 永 迫 孝, 山 内盛 雄: ア ル ミナ セ ラ ミ ッ ク製 人 工耳 小 骨, 大 西 啓 靖, 大 井 淑雄, Ortho-paedic Ceramic Implants vol. 1, 整形 外 科 セ ラ ミ

ック イ ンプ ラ ン ト研 究 会, 大 阪, 1982, 193-197. 22) 林 原 久 盛: コ ンポ ジ ッ ト レジ ンへ のStreptococcus mutansの 付 着 に関 す る研 究. 広 大 歯誌, 14: 100-113, 1982. 23) 藤 田茂 信: 固定 性 架 工 義 歯 のPontic基 底 面 に付 着 す る歯 垢 に関 す る研 究-歯 垢付 着 に対 す る細 菌 学 的考 察. 歯 科 医学, 42: 381-412, 1979. 24) 井村 三雄: 歯 垢 細 菌 の修 復 材 へ の 付着 に つ い て-と くに修 復 材 の種 類 て-と唾 液 被 膜 がStreptococcus sangiusの 付 着 菌 数 に及 ぼす 影 響-. 日大歯 学, 52: 707-719, 1978. 25) 上 木 貴 弘: 歯 科 用 セ ラ ミ ック イ ンプ ラ ン ト材 へ の 歯 垢微 生 物 の付 着 に関 す る研 究. 日大 歯 学, 60: 77-83, 1986.

ness. Odont. Revy, Supplement, 20: 1-132, 1969.

27) Iida, M.: Morphological and physicochemical studies on the attachment of a dental plaque microorganism, streptococcus mutans, to smooth surfaces. J. Osaka Dental University, 14: 45-80, 1980. 28) 赤 松 功 也, 唐 沢 重 雄, 中 島育 昌: 医用 セ ラ ミ ック 材 料-医 学 の 立 場 か ら-. 人 工 臓 器, 9: 710-719, 1980. 29) 藤 沢 章, 澤 憲, 平 林 正 也: 解 説 アル ミナ セ ラ ミ ック につ い て-そ の工 学 的 特 徴 を 中心 に-, 敷 田卓 治, 大 井 淑雄, 整 形 外 科 セ ラ ミ ック イ ン プ ラ ン トコ ロキ ウム記 録 集, 京 都 セ ラ ミ ック株 式 会 社, 京 都, 1979, 75-79.

30) Mckinney, R.V.: The biologic response to the single-crystal sapphire endosteal dental im-plant: scanning electron microscopic observa-tions. J. Prosth. Dent, 51: 372, 1984. 31) James, R.A.: Periodontal consideration in

im-plant dentistry. J. Prosth., 30: 202-209, 1973. 32) 山 口好則, 飯 田正人: セ ラ ミ ック イ ンプ ラ ン トに

対 す る歯 垢 細 菌 の付 着 に関 す る基 礎 的, 臨床 的 研 究. 日歯 周 誌, 28: 402, 1985.

33) Rams, T.E. and Link, C.C.: Microbiology of failing dental implants in humans electron mi-croscopic observations. J. Pral Implantol., 11: 93-100, 1983.

34) Rams, T.E. and Robert, T.W.: The subgingival microbial flora associated with human dental implants. J. Prosth. Dent., 51: 529-534, 1984. 35) Staat, R.H., Langley, S.D. and Doyle, R.J.:

Streptococuss mutans adherence. Presumptive evidence for proteinmediated attachment fol-lowed by glucan-dependent cellular accumula-tion, 27: 675-681, 1980.

36) 小 池 雄 哉: 酸 化 ア ル ミ ニ ウ ム セ ラ ミ ッ ク ス に 対 す る-グ ロ ブ リ ン 吸 着 の 研 究. 歯 学, 72: 1269-1282, 1985.

37) Armstromg, W.G.: Amino-acid composition of the acquriedpellicle of human tooth enamel. Nature. Lond., 210: 197-198, 1966.

38) 宮崎 為 次: 電 極 電 位 がstreptococcus sanguisの 付 着 に及 ぼす 影 響-純 金 電 極-. 日 歯 保 誌, 22:

426-432, 1979.

39) Onose, H., Miyazaki, T. and Nomoto, S.: Effect of electrial potential on the adherence of strepto-coccus sangius to gold plate. J. Dent. Res., 59: 1179, 1980.

40) 坂 本 義 昭: ア マ ル ガ ム の 表 面 あ ら さ と細 菌 付 着 に 関 す る 研 究-Sucrose free条 件 に 於 け るstrepto-coccus sanginsの 付 着 に つ い て-. 日歯 保 誌, 23: 481-488, 1980.

41) Smith, M.H.: Amino-acid analysis of denture pellicle and a glycoprotein containing compo-nent of saliva. J. Dent. Res., 43: 302, 1964. 42) Sonju, T. and Glantz, P.O.: Chemical

compo-sition of salivary integuments formed in vivo solids with some established surface character-istics. Arch. Oral Biolo., 20: 687-691, 1975. 43) Clayton, J.A. and Green, E.: Roughness of

pontic materials and dental plaque. J. prosth. Dent., 23: 407-411, 1970.

44) Weitman, R.T. and Eames, W.B.: Plaque ac-cumulation on composite surface after various finishing procedures. J. Amer. Dent. Ass., 91: 101-106, 1975.

45) Orstavik, D., Kraus, F.W. and Henshaw, L.C.: In vitro attachment of streptococci to the tooth surface. Infect. & Immunity, 9: 794-800, 1974. 46) 竹 村 金 造, 福原 裕 二, 藤 田 進, 鳥 居 光 男, 土 屋

裕 彦: 歯 冠 修 復 材 へ の 口腔 レンサ 球 菌 の付 着 (in vivo) . 日歯 保 誌, 21: 388-395, 1978.

47)

Clark, W.B. and Gibbons, R.J.: Influence of

salivary components and extracellular

polysac-caride synthesis from sucrose on the

attach-ment of streptococcus mutans 6715 to

hydroxy-apatite surfaces. Infect. Immun., 18: 514-523,

1977.

48)

Weerkamp,

A.H. and Mcbride,

B.C.:

Adhe-rence of streptococcus salivarius HB and HB-7

to oral surface and saliva-coated

hydroxyapa-tite. Infect Immun., 30: 150-158, 1980.

49)

Liljemark,

W.F. and Bloomquist,

C.G.:

Isola-tion of a protein-containing

cell surface

com-ponent from streptococcus sunguis which

affec-tits adherence to saliva-coated hydroxyapatite.

Infect. Immun., 34: 428-432, 1981.

50) Wise, M.D. and Dykema, R.W.: The plaque retaining capacity of four dental materials. J. Prosth. Dent., 33: 178-190, 1975.

51) Guth, A.: Veranderungen der Schleimhaut un-ter Bruckenkorpern festsitzender Brucken mit besonderer Berucksichtigung des glasierten Porzellans. Schweiz. med. Zahnheilkd, 46: 437-494, 1936.

52) Eichner, K.: Porzellanoberflache-ihre Gestalt u nd ihre Auswirkung auf die Gingiva. Dtsch. Zahnarztl. Z., 15: 579-592, 1960.

53) 田畑恒雄: 橋義歯ダ ミーが歯肉に及 ぼす影響, 第

2報 臨床 的観 察. 口病 誌, 29: 375-397, 1962. 54) 嶋 倉 道 郎: 橋 義 歯 ポ ンテ ィ ック基 底 面 に付 着 す る プ ラ ー クの観 察-プ ラー ク の性 状 と粘 膜 に及 ぼ す 影 響-. 補 綴 誌, 20: 465-481, 1976.

55) Waerhaung, J.: Effect of rough surfaces upon gingival tissue. J. dent. Res., 35: 323-325, 1956.

56) Norman, R.D., Mehra, S.V., Swartz, M.L. and Phillips, R.W.: Effect of restorative materials on plaque composition. J. Dent. Res., 51: 1596-1601, 1972.