モンモリロナイトナノクレイを含む低収縮性歯科用コンポジットの作製と特性評価

Fabrication and characterization of low-shrinkage dental composites containing montmorillonite nanoclay.

抄録

歯科用コンポジットレジンは、う蝕や外傷によって失われた硬い歯組織を補うために、歯科で広く使用されている審美材料である。本研究の目的は、ナノクレーフィラー（モンモリロナイトCloisite®-MMT）を充填した低収縮性歯科用コンポジットを作製し、その細胞毒性および物理機械的特性を評価することである。同じ有機マトリックスから4種類の歯科用コンポジットを作製した：Bis-GMA/TEGDMA（30重量％）。フィラー系は，BaSi，SiO，MMTを以下の濃度（wt.%）で配合した．93.8/6.2/0、89.1/5.9/5、86.7/5.8/7.5、84.4/5.6/10（E：0、E：5%、E：7.5%、E：MMTナノクレイ10%）。以下の特性を試験した：in vitro細胞毒性、曲げ強度、弾性率、体積収縮率、吸水性、水溶性、吸湿膨張。複合材料のトポグラフィーの特性評価には走査型電子顕微鏡を用いた。データは一元配置分散分析（ANOVA）とTukey's HSD post hoc test（p<0.05）で分析した。MMTナノクレイは細胞毒性に影響を与えなかった。E群およびE群は、全体的な物理力学的特性を維持しながら、重合収縮の有意な減少を示した。5および7.5重量%のMMTナノクレーを配合することで、物理機械的特性（曲げ強さ、弾性率、吸水性、水溶性、吸湿膨張性）の全体的な挙動を損なうことなく、低細胞毒性と低重合収縮率を有する歯科用コンポジットの作製が可能となった。これらの点から、MMTナノクレイの使用は、臨床応用可能な新しい歯科用コンポジットを調合するための効果的な戦略である可能性が示唆される。

Dental composites are aesthetic materials widely used in Dentistry for replacing hard dental tissues lost due to caries or traumas. The aim of this study was to fabricate low-shrinkage dental composite charged with nanoclay fillers (montmorillonite Cloisite®-MMT) and evaluate their cytotoxicity and physicomechanical properties. Four dental composites were produced from the same organic matrix: Bis-GMA/TEGDMA (30 wt.%). The filler system was constituted of BaSi, SiO, and MMT in the following concentrations (wt.%): 93.8/6.2/0, 89.1/5.9/5, 86.7/5.8/7.5, and 84.4/5.6/10 (E: 0; E: 5%; E: 7.5%; E: 10% of MMT nanoclays). The following properties were tested: in vitro cytotoxicity, flexural strength, elastic modulus, volumetric shrinkage, water sorption, water solubility, and hygroscopic expansion. Scanning electron microscopy was used to characterize composites' topography. Data were analyzed by one-way ANOVA and Tukey's HSD post hoc test (p < 0.05). MMT nanoclays did not affect the cytotoxicity. E and E groups showed a significant decrease in polymerization shrinkage while maintained the overall physicomechanical properties. The inclusion of 5 and 7.5 wt.% of MMT nanoclays allowed the fabrication of dental composites with low cytotoxicity and low polymerization shrinkage, without jeopardizing the overall behaviour of their physicomechanical properties (flexural strength, elastic modulus, water sorption, water solubility, and hygroscopic expansion). These aspects suggest that the usage of MMT nanoclays could be an effective strategy to formulate new dental composites with clinical applicability.