機能化グラフェン酸化物が歯の象牙質を脱灰から守ります

Functionalized Graphene Oxide Shields Tooth Dentin from Decalcification.

• M Z I Nizami
• Y Nishina
• T Yamamoto
• Y Shinoda-Ito
• S Takashiba

抄録

本研究では，高齢化社会の新たな問題の一つとなっている歯根面のう蝕について，機能化酸化グラフェン（f-GO）ナノコンポジットの象牙質の脱灰に対する有効性を評価した．ハイドロキシアパタイト板(HAP)と象牙質スライスをf-GOナノコンポジットでコーティングした後，エチレンジアミン四酢酸やクエン酸などの脱石灰化溶液で37℃で24時間処理した．一方、f-GOナノコンポジットでは、発がん性の増殖が抑制されていた。また、上皮細胞に対する細胞毒性は、口腔内消毒剤として一般的に使用されているポビドンヨードに比べてはるかに低いことがわかった。我々は、5種類のf-GOナノコンポジット、例えば、GO-銀（Ag）、GO-Ag-フッ化カルシウム（CaF）、GO-CaF、GO-亜鉛、GO-リン酸三カルシウム（Ca(PO)）を合成した。無菌的に合成した後、SEM,透過型電子顕微鏡(TEM),X線回折(XRD),X線光電子分光(XPS),熱重量分析(TGA),ラマンスペクトルを用いて評価することで標準化を行った。その結果、GO-Ag, GO-Ag-CaF, GO-CaFナノコンポジットは脱石灰化を最も抑制することがわかった。また、GO-AgおよびGO-Ag-CaFは、増殖をほぼ完全に抑制した。しかし、GO-AgおよびGO-Ag-CaFの最高濃度(0.1 w/v%)以外では、上皮細胞に対して細胞毒性を示さなかった。さらに，一般的に使用されているフッ化銀ジアミンは象牙質を黒く変色させますが，これらのf-GOナノコンポジットは象牙質の変色はほとんどないか，あるいは全くありませんでした．このように、これらのf-GOナノコンポジットは、高齢化社会において社会問題となっている歯根部のう蝕予防に有用であると考えられます。

This in vitro study assessed the efficacy of functionalized graphene oxide (f-GO) nanocomposites on the decalcification of dentin, because dental caries of the root surface is becoming one of the new problems in aged society. Hydroxyapatite plates (HAP) and dentin slices were coated with f-GO nanocomposites by comparing them to silver diamine fluoride as a positive control, then treated with decalcification solutions such as ethylenediaminetetraacetic acid and citrate at 37°C for 24 h. Scanning electron microscopy (SEM) revealed significant protection of the surface morphology of HAP and dentin. On the other hand, a cariogenic growth was inhibited by f-GO nanocomposites. In addition, cytotoxicity of them to epithelial cells was much less than that of povidone-iodine, which is commonly used for oral disinfectant. We synthesized 5 different f-GO nanocomposites such as GO-silver (Ag), GO-Ag-calcium fluoride (CaF), GO-CaF, GO-zinc, and GO-tricalcium phosphate (Ca(PO)). They were standardized by evaluating under SEM, transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), thermogravimetry analysis (TGA), and Raman spectra after being synthesized in an aseptic technique. The abilities of GO-Ag, GO-Ag-CaF, and GO-CaF nanocomposites were most preventive for decalcification. In addition, GO-Ag and GO-Ag-CaF almost completely inhibited growth. However, they did not exhibit cytotoxicity to epithelial cells except at the highest concentration (0.1 w/v%) of GO-Ag and GO-Ag-CaF. Furthermore, these f-GO nanocomposites exhibited less or no discoloration of dentin, although commonly used silver diamine fluoride causes discoloration of dentin to black. Thus, these f-GO nanocomposites are useful to protect dental caries on the tooth root that becomes a social problem in aged society.