リン酸カルシウムイオンクラスターを利用した再石灰化矯正用エッチング液

A remineralizing orthodontic etchant that utilizes calcium phosphate ion clusters.

抄録

本研究の目的は、リン酸カルシウムイオンクラスター（CPICs）を含有するリン酸（HPO）溶液が、エナメル質表面を溶解し、エナメル質の再石灰化を促進することにより、長期のブラケットボンディング時のエナメル質損傷を最小化できるかどうかを検討することである。実験デザインは以下の通りである。まず、3種類の実験用エッチャント（HPO、CPICs-incorporated HPO solution-I、CPICs-incorporated HPO solution-II）と2種類のボンディングレジン（従来の歯科矯正用レジンと自己接着性歯科矯正用レジン）を併用し、それぞれ6群とした。これらの6群はそれぞれ、サーモサイクル（TC）の有無によって2つのサブグループに分けられた。12個のグループ（独立変数）それぞれに20個のサンプルを割り当てたため、この実験では合計240個のメタルブラケット装着ヒト小臼歯を使用した。12群20本の小臼歯それぞれについてブラケットデボンディングを行い、従属変数としてせん断接着強さ（SBS）と接着剤残存指数（ARI）の値を測定した。次に、3種類の実験用エッチング液（独立変数）を3種類のエナメル質試料それぞれに塗布し、エナメル質表面の再石灰化を従属変数として調べた。エナメル質表面の観察は、電子顕微鏡および原子間力顕微鏡を用いて行った。さらに、X線回折、エネルギー分散分光法（EDX）スペクトルX線分光法、元素マッピングを行い、ヌープ硬度計でミクロ硬度を測定した。そのため、実験は2段階で行われた：12群のSBSおよびARI測定に続いて、3種類のエッチャントに応じたエナメル質表面の観察と微小硬度測定を行った。実験の結果、第1にブラケットを脱離した場合、SBSは低下せず、C2A群（TC前）、C2A群、C1C群（TC後）では接着剤の残存はほとんど認められなかった（<0.001）。第二に、CPICを含む実験用エッチング液は、エナメル質を脱灰しながら再石灰化を達成した。これは、SEM/EDX、元素マッピング、XRD、AFMによって確認された。また、エナメル質表面の粗さと微小硬度は、CPICを含む実験用エッチング液によって再石灰化された表面の方が優れていた（< 0.017）。CPICを添加したHPO溶液は，TCの有無やレジンの種類にかかわらず，ブラケットデボンディング時のSBSを維持しながらARIを減少させた．CPICを含むエッチング液は，エナメル質を再石灰化し，その微小硬度を増加させることも示された．

This study aimed to investigate whether a phosphoric acid (HPO) solution containing calcium phosphate ion clusters (CPICs) could minimize enamel damage during long-term bracket bonding by dissolving the enamel surface and promoting enamel remineralization. The experimental design is as follows: first, three experimental etchants (HPO, CPICs-incorporated HPO solution-I, and CPICs-incorporated HPO solution-II) and two bonding resins (conventional orthodontic resin and self-adhesive orthodontic resin) were used in combination to create six groups, respectively. Each of these six groups was then divided into two sub-groups based on the presence or absence of thermocycling (TC). Twenty samples were assigned to each of the 12 groups (independent variables), and thus a total of 240 metal bracket-attached human premolars were used in this experiment. Bracket debonding was performed on each of 20 premolars in 12 groups, and shear bond strength (SBS) and adhesive remnant index (ARI) values were measured as dependent variables. Next, the three experimental etchants were applied (independent variables) to each of the three enamel samples, and the remineralization of the enamel surface was investigated as a dependent variable. The enamel surface was observed using electron scanning and atomic force microscopy. Furthermore, X-ray diffraction, energy dispersive spectroscopy (EDX) spectrum X-ray spectroscopy, and elemental mapping were performed, and the Knoop microhardness scale was measured. Therefore, the experiment was performed in two steps: SBS and ARI measurements for 12 groups, followed by observation of the enamel surface and microhardness measurements, according to the three types of etchants. As a result of the experiment, first, when the bracket was debonded, SBS did not decrease, and residual adhesive was hardly observed in the C2A group (before TC), C2A, and C1C groups (after TC) ( < 0.001). Second, the experimental etchant containing CPICs achieved remineralization while demineralizing the enamel. This was verified through SEM/EDX, element mapping, XRD, and AFM. Also, the roughness and microhardness of the enamel surface were better in the remineralized surface by the experimental etchant containing CPICs ( < 0.017). The CPICs-incorporated HPO solution reduced ARI while maintaining SBS during bracket debonding, regardless of whether TC was performed or the type of resin. The etchant containing CPICs was also shown to remineralize the enamel and increase its microhardness.