歯科医療に関連するバイオマテリアル

Biomaterials in Relation to Dentistry.

抄録

う蝕は、口腔保健の改善において依然として課題となっています。う蝕は、バイオフィルムに依存する最も一般的で広範な口腔疾患であり、う蝕原性細菌による酸性の攻撃によって歯質の破壊をもたらす。歯は重度にミネラル化した組織であり、外傷や食事条件によってエナメル質と象牙質の両方が脱灰することがあります。う蝕の影響を受ける成人人口は世界中で膨大な数にのぼり、う蝕予防や歯の修復が著しく進歩しているにもかかわらず、治療は医療に大きな負担を与え続けています。バイオマテリアルは、疾患や損傷を受けた歯質の修復に重要な役割を果たしますが、合理的な結果をもたらすにもかかわらず、臨床性能にいくつかの懸念が存在します。特に、水銀の人為的な環境への放出を抑制することを目的とした水俣条約と条約が多くの国によって締結されたこと（2013年1月；http://mercuryconvention.org/Convention/）により、水銀を成分とするアマルガムの使用にも当然影響が及ぶため、歯科における修復材料として広く使用されてきた銀灰色のバイオマテリアルは、現在段階的に廃止されていこうとしているところであり、アマルガムもまた、この影響を受けています。そのため、歯科用バイオマテリアルの大前提である、安価で、異なる気候条件下でも使用でき、保存に耐え、取り扱いが容易な代替修復物や修復方法の開発が重要である。また、損傷した組織を補うために生物学的に操作された組織を使用する可能性とそれに伴う研究は、この10年で飛躍的に進歩しました。歯科における再生治療では、歯槽骨隆起、骨組織工学、歯根膜置換などの研究が進められており、将来的には歯全体のバイオエンジニアリングが目指されています。バイオエンジニアリングされた歯の開発に向けた研究は順調に進んでおり、これを実行可能な治療法とするための成体幹細胞源の特定も進んでいます。しかし、この話題は本章の範囲ではありません。このように、様々な側面から研究が進められている一方で、歯科治療では修復用バイオマテリアルが広く使用されるため、低侵襲歯科治療という現在の環境に適したスマートバイオマテリアルの開発が重要となっています。低侵襲歯科医療のコンセプトは、天然組織の保存を第一に掲げているため、疾患の予防や、組織の損失を最小限に抑えて疾患の早期発見や進行を阻止する処置の高度化が重要である。本章では、直接修復用バイオマテリアルの現状と、歯科医療分野におけるその役割と将来について、簡潔に紹介する。現代の歯科医療は、患者にとって最適な機能と利益をもたらす適切な材料を選択することに大きく依存している。歯科医療は、ポリマー、金属、セラミック、無機塩、コンポジット材料など、最も多様な材料を使用するというユニークな特徴をもっています。これまで、歯科で使用される材料は、修復材料の審美性と、過酷な口腔内環境において寸法や安定性が変化することなく機能することが大きな焦点となっていました。再生医療の分野では、組織工学や再生が進んでいるものの、エナメル質や象牙質はリモデリング能力が限られているため、この概念の応用は比較的限られていますが、象牙質の改質に関するバイオミメティックなアプローチに関する研究は、大きな一歩と言えるでしょう。

Dental caries remains a challenge in the improvement of oral health. It is the most common and widespread biofilm-dependent oral disease, resulting in the destruction of tooth structure by the acidic attack from cariogenic bacteria. The tooth is a heavily mineralised tissue, and both enamel and dentine can undergo demineralisation due to trauma or dietary conditions. The adult population worldwide affected by dental caries is enormous and despite significant advances in caries prevention and tooth restoration, treatments continue to pose a substantial burden to healthcare. Biomaterials play a vital role in the restoration of the diseased or damaged tooth structure and, despite providing reasonable outcomes, there are some concerns with clinical performance. Amalgam, the silver grey biomaterial that has been widely used as a restorative material in dentistry, is currently in throes of being phased out, especially with the Minimata convention and treaty being signed by a number of countries (January 2013; http://mercuryconvention.org/Convention/) that aims to control the anthropogenic release of mercury in the environment, which naturally impacts the use of amalgam, where mercury is a component. Thus, the development of alternative restoratives and restoration methods that are inexpensive, can be used under different climatic conditions, withstand storage and allow easy handling, the main prerequisites of dental biomaterials, is important. The potential for using biologically engineered tissue and consequent research to replace damaged tissues has also seen a quantum leap in the last decade. Ongoing research in regenerative treatments in dentistry includes alveolar ridge augmentation, bone tissue engineering and periodontal ligament replacement, and a future aim is bioengineering of the whole tooth. Research towards developing bioengineered teeth is well underway and identification of adult stem cell sources to make this a viable treatment is advancing; however, this topic is not in the scope of this chapter. Whilst research focuses on many different aspects, operative dentistry involves the wide use of restorative biomaterials; thus, the development of smart biomaterials to suit the current climes of minimally invasive dentistry is important. The concept of minimally invasive dentistry primarily promotes preservation of the natural tissue, and, thus, the prevention of disease or the advancement of procedures that allow early detection and interception of its progress with minimal tissue loss are of significance. This chapter presents, in brief, the current state of the art of direct restorative biomaterials and their role and future in the field of dentistry. Modern dental practice is highly reliant on the selection of appropriate materials for optimum function and benefit to the patient. Dentistry, perhaps, has the unique distinction of using the widest variety of materials, ranging from polymers, metals, ceramics, inorganic salts to composite materials. So far, aesthetics of restorative materials and their ability to perform in the harsh oral environment without undergoing changes in dimension and stability has been the major focus of materials used in dentistry. Despite advances in tissue engineering and regeneration in the field of regenerative medicine, this concept has found relatively limited application for enamel and dentine due to their limited ability to remodel, but research related to biomimetic approaches for the modification of dentine is a significant step.