象牙質接着耐久性を向上させる新規化学結合型プライマー

A Novel Chemical Binding Primer to Improve Dentin Bonding Durability.

抄録

レジン系接着剤に完全に包埋されていない象牙質コラーゲンマトリックスは，エッチングアンドリンス工程で内在性コラゲナーゼによる分解を受けやすく，接着界面の劣化の一因となる．現在市販されている接着剤には，象牙質コラーゲンマトリックスと共有結合を形成できる機能性成分が存在しない．本研究では，光硬化性アルデヒドである4-formylphenyl acrylate（FA）を合成し，コラーゲンと共有結合するプライマーとして接着歯学に初めて適用した．プライマーとしてFAの濃度を変えた実験群（1%, 3%, 5%, 7%, 9%）を作成した。細胞毒性は，生細胞/死細胞染色およびthiazolyl blue tetrazolium bromide assayにより評価した。FAとコラーゲンの相互作用は，attenuated total reflection Fourier transform infrared spectroscopy，type I collagenase分解下でのヒドロキシプロリン遊離，および熱重量分析により検討した。2種類の万能接着剤の変換度により最適なグループを選択し，さらに処理時間（20秒，30秒，1分，2分）により分割した．接着性能は，エージング前後の微小引張強さにより評価した。最後に，共焦点レーザー走査型顕微鏡および走査型電子顕微鏡により，接着界面を観察した．その結果，FAは良好な生体親和性，象牙質修飾能，浸潤性を示すことが明らかとなった．FAは象牙質コラーゲンを効果的に架橋し，酵素による加水分解に対する安定性を向上させ，接着界面を改質するだけでなく，接着性レジンモノマーを象牙質に深く浸透させる希釈モノマーとして作用する可能性があることが示唆された．また，市販接着剤2種の転化度を損なうことなく，エージング後の接着強度を向上させることができた．FAによる接着性能の向上は，接着歯科学への応用を促進する．

The dentin collagen matrix that is not completely enveloped by resin adhesive is vulnerable to degradation by intrinsic collagenases during the etch-and-rinse process, which contributes to the deterioration of the bonding interface. Current commercial adhesives have no functional components that can form covalent bonds to the dentin collagen matrix. In this study, a photocurable aldehyde, 4-formylphenyl acrylate (FA), was synthesized and for the first time applied as a primer in adhesive dentistry to covalently bind to collagen. Experimental groups with different concentrations of FA (1%, 3%, 5%, 7%, 9%) were prepared as primers. The cytotoxicity was evaluated by live/dead-cell staining and thiazolyl blue tetrazolium bromide assay. The interaction of FA with collagen was examined by attenuated total reflection Fourier transform infrared spectroscopy, hydroxyproline release under the degradation of type I collagenase, and thermogravimetric analysis. An optimal group was selected based on the degree of conversion of 2 universal adhesives and further divided depending on the treatment time (20 s, 30 s, 1 min, 2 min). The bonding performances were evaluated by microtensile strength before and after aging. Finally, the bonding interface was observed under confocal laser scanning microscopy and scanning electron microscope. The results indicated that FA demonstrated good biocompatibility, dentin modification capability, and infiltration. It not only effectively cross-linked dentin collagen to improve its stability against enzymatic hydrolysis and modify the adhesive interface but also potentially acted as a diluting monomer to induce deep penetration of adhesive resin monomers into the dentin. The bonding strength after aging was improved without jeopardizing the degree of conversion of 2 commercial adhesives. Such prominent advantages of using FA to improve the bonding performance promotes its further application in adhesive dentistry.