歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメント
【課題】高分子系歯科系小窩裂溝封鎖材（レジン系シーラント材）の諸欠点をすべて解消すると共に、高い強度を有し、狭い隙間である歯の小窩裂溝にスムーズに浸入でき、フッ素イオンの徐放量を多くし、かつＧＩＣ本来の特徴と利点を保有し、さらに材料に安価なハイドロキシアパタイトを使用することで材料コストを著しく低減できる化学硬化型の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアケノエート系セメントを提供する。
【解決手段】本発明の化学硬化型のグラスアイオノマーセメントは、平均直径を０．５μｍ〜１００μｍとし、かつ圧縮強度を０．９Ｍｐａ以下とし、なおかつ単位重量に対する比表面積を３０ｍ２／ｇ以上とする微粒子状とするハイドロキシアパタイトを添加して、ガラス粉末とハイドロキシアパタイトとの混合粉末と反応液の重量比率であるＰ／Ｌ（混合粉末／反応液の重量比）を０．３以上であって２未満としている。
【解決手段】本発明の化学硬化型のグラスアイオノマーセメントは、平均直径を０．５μｍ〜１００μｍとし、かつ圧縮強度を０．９Ｍｐａ以下とし、なおかつ単位重量に対する比表面積を３０ｍ２／ｇ以上とする微粒子状とするハイドロキシアパタイトを添加して、ガラス粉末とハイドロキシアパタイトとの混合粉末と反応液の重量比率であるＰ／Ｌ（混合粉末／反応液の重量比）を０．３以上であって２未満としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、予防歯科において、むし歯が発生しやすい狭い隙間である小窩裂溝を填塞してむし歯予防およびむし歯進行抑制をする際に使用する予防的歯科材料である小窩裂溝填塞材（シーラント材）に使用する歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
小窩裂溝であるフッシャーをシーラント材を用いて封鎖する小窩裂溝填塞法（シーラント）は、乳臼歯の小窩裂溝、ならびに幼若永久歯の小窩裂溝、頬側面溝および上顎前歯口蓋側面を対象として、歯の萌出直後に処置することが適切である。
【０００３】
小児に最も多い疾病はむし歯である。その理由のひとつが、生えて間もない歯は、十分に硬くなっておらず、石灰化が完全に進むまでに生えてから２〜４年かかるからである。また、砂糖を含んだ飲料やお菓子を好むことも要因として挙げられる。小児のむし歯の８割以上が、歯ブラシの届かない臼歯の狭い溝（小窩裂溝）から発生しているという報告がある。また、主に小窩裂溝から発生するむし歯は、砂糖の摂取量や摂取頻度とあまり関係なく発生することがわかってきた。そのため、現在の小児のむし歯予防には、歯科医院における小窩裂溝填塞とフッ化物の利用が特に重要になる。
【０００４】
フッシャーにシーラント材を充填するシーラントは、奥歯の溝を物理的に封鎖したり、填塞材の中に含まれるフッ化物により再石灰化作用を促進したりするむし歯予防法である。シーラントは、１９６７年にCuetoとBuonocoreにより、臨床成功例が初めて報告された。４年以上で約６０％のむし歯予防効果が認められ、特にフッ化物応用との併用によりむし歯予防効果はさらに増加する。シーラントはむし歯発症リスクの高い歯に行うと特に有効である。
【０００５】
シーラントによるむし歯予防が今日のように効果をあげた背景には、シーラント材の改善が大きく寄与している。奥歯の溝をレジンで物理的に封鎖することで口腔内の環境から遮断する方法、グラスアイオノマーセメント（ＧＩＣ）で奥歯の溝を物理的に封鎖することに加え、シーラント材の中に含まれるフッ化物が再石灰化作用を促進する方法などがある。
【０００６】
シーラントに使用するレジン系のシーラント材は開発されている。（特許文献１参照）しかしながら、レジン系のシーラント材は、ＧＩＣ系のシーラント材に比較して種々の欠点がある。
１９５５年Buonocore（非特許文献１参照）により開発された接着性レジン系シーラント材は、その後改良が重ねられ、今日は光重合型が広く普及している。しかし、レジン系シーラント材は歯質に接着させるために
（１）酸による歯の脱灰処理が必要不可欠である。シーラントを必要とする歯の多くは石灰化の不十分な成熟途上の幼若歯であるが、口腔環境から歯質を遮断するレジン系シーラントは
（２）幼若永久歯の萌出後成熟を阻害してしまう欠点がある。そこで、近年、歯質脱灰による歯の損傷および萌出後成熟の阻害に対する対策としてフッ素を徐放するレジン系シーラント材が作られているが、その徐放されるフッ素イオン量は少ないため（非特許文献２参照）、確かな効果が認められるには至っていない。さらに、
（３）唾液による汚染防止や防湿のためにラバーダムを装着する必要がある。しかも、
（４）レジン系シーラント材は一部脱離した場合、何もしていない歯より二次う蝕の発生の可能性が高くなるため、歯科医院における定期的な管理を必要とする。
（５）レジン系シーラント材は、in vitroの研究で細胞毒性が認められており、レジンに含まれているビスフェノールＡの安全性に関しての懸念は未だ払拭されていない。
【０００７】
このレジン系シーラント材の欠点を補うため、グラスアイオノマーセメント（グラスポリアルケノエート系セメントともいう）系シーラント材（以下ＧＩＣ系シーラント材という）が販売されている。ＧＩＣ系シーラント材の利点は、酸処理が不要で、ラバーダム装着の必要がなく、長期間フッ素を徐放し、脱離してもフッ素により歯質が強化されており、う蝕発生の可能の可能性は極めて少ないため定期管理の不可能な症例にも応用可能なことである。さらに、生体親和性がレジン系シーラントに比べて優れている。
【０００８】
ＧＩＣ系シーラント材は、レジン系シーラント材に比較して優れた特徴を有するが、さらに優れたフッ素徐放能が要求される。ところが、従来のＧＩＣ系シーラント材はフッ素徐放能が十分でない欠点がある。
【０００９】
ところで、シーラント材として、レジン系４材料およびグラスアイオノマー系２材料の合計６材料の発生に及ぼす影響が、マウス由来のＥＳ−Ｄ３細胞から分化した心筋細胞の鼓動率から調べられている。実験には５０％細胞分化率（ＩＤ50）、および同細胞ならびに分化した同種の他細胞（Balb/c 3T3cell）の５０％細胞生存率（ＩＣ50）とを合わせた３つのパラメータを用い、ヒトへの発生毒性を予測するEmbryonic Stem Cell Test法にて検討されている。その結果、ＩＤ50 については、レジン系４材料で平均６．４〜９．２g/mlを示した。ＧＩＣ系２材料の液では、Fuji IIIで平均１５７．３g/ml、Fuji III ＬＣで５４．１g/mlを示す。両細胞のＩＣ50 はＩＤ50 と類似の結果を示す。一方、ＧＩＣ系２材料の粉末ではＩＤ50 およびＩＣ50 が得られない。また、同時に調べた硬化後の材料の細胞毒性について、レジン系４材料はＧＩＣ系より強い細胞毒性を示す。
【００１０】
以上、シーラント材としてレジン系の材料は弱いながら発生毒性を疑わす結果であったのに対し、ＧＩＣ系２材料の液には発生毒性の疑いはない。
【００１１】
ところで、アメリカ防疫予防センターの２００４年の声明においては、シーラントの使用が促進されている。この声明において、 臼歯部の咬合面をプラステックで填塞するシーラントが、児童に対する安全で効果的なむし歯予防方法であるとしている。すでに、初発したむし歯を停止させるケースもある。シーラントは、未処置むし歯のある子どものリスクを有意に減少させる。
【００１２】
このことから、アメリカの「ヘルシーピープル２０１０」においては、２０１０年までに子どもの５０％がシーラントを持つように目標設定している。ＣＤＣの研究者はいくつかの方策を評価し、経済的に恵まれない通学児にシーラント処置することがシーラント使用における格差を是正するための最も費用効果の高い方策であることを認めている。さらに地域予防のサービスに関する特別対策本部は、むし歯予防とコントロールの有効な方法として、スクールベースのシーラント・プログラムあるいは学校に関連したシーラント・プログラムを推奨している。
【００１３】
さらにまた、国際歯科連盟（ＦＤＩ）の声明文（２００１年）においては、５０年以上にわたる世界中の広範な調査研究では、一貫してむし歯予防に対するフッ化物の安全性と効果を示している。フッ化物の使用と安全性の科学的根拠は、数え切れないほど多くの科学者、専門家グループ、政府機関などに認められている。フッ化物の使用によって、むし歯の発生率と有病率が減少し、多数の人々の生活の質の改善につながっている。現在では、口腔内に適切な濃度のフッ化物が絶え間なく供給されていることが最も重要な因子であることが明らかにされている。低濃度のフッ化物が存在することでエナメル質の脱灰を抑制し、再石灰化を促進している。これらの発見は予防的、治療的手段としてフッ化物利用を考える上でとても重要である。 フッ化物の局所的応用、あるいは口腔内フッ化物の適正濃度を持続させるあらゆる手段がむし歯予防上、この上なく重要であることが確認されている。
【００１４】
本発明者は、ＧＩＣがハイドロキシアパタイト（ＨＡｐ）である歯との境界で速やかに反応して新しい生成物を生成して、歯の表面に無処理で強固に化学的結合することに着目し、この状態をＧＩＣ全体に実現することで、硬化状態におけるＧＩＣの機械的強度を向上することで、これを歯科充填用グラスポリアルケノエートセメントに使用することに成功した。この歯科充填用グラスポリアルケノエートセメントに使用されるＧＩＣは、特定のＨＡｐを添加混合することで、このＧＩＣとガラス粉末との境界で新しい化合物を生成して全体を硬化して機械的強度を向上させる。（特許文献２参照）
この充填用グラスポリアルケノエートセメントに使用されるＧＩＣは、ハイドロキシアパタイトとガラス粉末とを境界で速やかに反応させることで、ＧＩＣの硬化初期から機械的強度を増強することができる。
【００１５】
特許文献２のＧＩＣは、約９５％ＨＡｐである歯質と化学的に反応して結合され、結合部分のＧＩＣが他の大部分より強いという事実から起想したものである。この歯科充填用グラスポリアルケノエートセメントは、特定のＨＡｐを添加混合することで、歯質とＧＩＣとの境界で起こる反応を、ＧＩＣのガラス粉末とハイドロキシアパタイトとの境界に発生させることで、ＧＩＣの全体を硬化させることで、硬化初期から機械的強度を増強することに成功したものである。
【００１６】
ところで、近年、歯科では世界的にMinimal Intervention（ＭＩ）の概念が広まりつつあり、歯質接着性材料で組織親和性の高いＧＩＣの使用頻度が増加してきている。特に、化学硬化型ＧＩＣは、ＷＨＯにより、発展途上国でのAtraumatic Restrative Treatment（ＡＲＴ）の修復材料として採用されると共に、歯を削らないままむし歯の凹部に充填する歯科充填用グラスポリアルケノエート系セメントとして使用することで、むし歯の進行阻止と新しいむし歯の発生を予防すると共に、その治療に高い効果と評価を上げている。従って、特許文献２に示す、歯に無処理で接着する高品質の安全な化学硬化型ＧＩＣの提供は、世界における急務の課題であり、全ての人類からむし歯を予防し、また患者には全く痛みを与えることなく理想的な状態に治療できる極めて優れた福音をもたらす。歯を削らないままむし歯の凹部に充填されたＧＩＣがむし歯の進行を阻止、新しいむしの発生を予防できるのは、フッ素イオンの放出（リリース）および取り込み（リチャージ）による、二次齲蝕抑制効果および抗菌作用を生じるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特表２００７−５２４６３５号
【特許文献２】特願２００８−５１３２２７号
【非特許文献１】Buonocore, M. G.: Caries prevention in pits and fissures sealed with adhesive resin polymerized by ultraviolet light: A two year study of a single adhesive application. J.A.D.A. 82: 1090-1093, 1971.
【非特許文献２】和田 活利：各種小窩裂溝封鎖材に関する基礎的研究．福岡歯科大学学会雑誌，22(2)： 229-246，1995．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
以上のように、特許文献２に記載されるＧＩＣは、歯を削らないで虫歯などの治療ができるＧＩＣとして開発されたが、液量を多くして粉液比を低くすることにより歯科小窩裂溝封鎖用としても応用できる可能性を持つ。それが実現できれば、とくに発展途上国においては、理想的な治療方法となり、歯科治療が充分でないこれらの国々において虫歯を理想的な状態で予防できる。
【００１９】
しかしながら、この特許文献２に記載されるグラスポリアルケノエート系セメントは、狭い隙間である小窩裂溝に奥までスムーズに浸入させるのが難しく、またハイドロキシアパタイトに特定のものを使用する必要があって価格が極めて高くなる欠点があり、さらに液量を多くすることにより機械的強度の著しい低下がみられること、また、フッ素イオンの放出量も十分でない欠点がある。
【００２０】
この用途に使用されるＧＩＣ系シーラント材には以下の特性が要求される。
（１）狭い小窩裂溝にスムーズに浸入できるように、粘稠性が高くならないこと。
（２）材料コストの低減
（３）フッ素イオンの長期持続的徐放濃度（リリース量）を向上させること、および外部のフッ素イオン取り込み後のフッ素イオン放出濃度（リチャージ量）を向上させること。
（４）生体親和性に優れること
【００２１】
とくにＧＩＣ系シーラント材は、効率よく虫歯を予防し、さらに虫歯の治療として有効に作用するために、狭くてシーラント材を奥まで侵入させるのが難しい小窩裂溝にスムーズに浸入でき、しかもフッ素イオンの徐放量を多くすることが極めて大切である。狭い小窩裂溝に奥まで浸入されたＧＩＣ系シーラント材が、フッ素イオンの放出（リリース）および取り込み（リチャージ）をすることで、二次齲蝕抑制効果および抗菌作用を生じるからである。しかも、その用途から優れた特性を実現しながら、材料コストを低減することも極めて大切である。
【００２２】
本発明は、さらに以上の目的を達成することを目的に開発されたもので、本発明の大切な目的は、狭い隙間である歯の小窩裂溝にスムーズに浸入できるると共に、液量を多くしても高い強度を有し、フッ素イオンの徐放量を多くし、かつＧＩＣ本来の特徴と利点を保有する高品質なものであって、さらに材料に安価なハイドロキシアパタイトを使用することで材料コストを著しく低減できる化学硬化型のＧＩＣからなる歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
この発明は、歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントに使用されるＧＩＣであって、このＧＩＣには、結晶性の低い微粒子状のハイドロキシアパタイトを添加混合すると共に、ハイドロキシアパタイトとガラス粉末との混合粉末に特定量の反応液を添加混合して歯の狭い隙間である小窩裂溝にスムーズに浸入できる粘性と高い強度を実現し、さらに安価なハイドロキシアパタイトを使用しながら、フッ素イオンの徐放量を多くして、小窩裂溝に充填されて速やかに硬化するものである。
【００２４】
本発明の化学硬化型のＧＩＣである歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントは、前述の課題を解決するために以下の構成を備える。
（１）平均直径を０．１μｍ以上であって１００μｍ以下とし、かつ圧縮強度を０．９ＭＰａ以下とし、なおかつ単位重量に対する比表面積を３０ｍ２／ｇ以上とする微粒子状のハイドロキシアパタイトを使用する。
（２）ハイドロキシアパタイトとガラス粉末とを含む混合粉末は、ハイドロキシアパタイトの混合量を１５重量％ないし５０重量％としている。
（３）ガラス粉末とハイドロキシアパタイトとの混合粉末と反応液の重量比率であるＰ／Ｌ（混合粉末／反応液の重量比）を０．３以上であって２未満とする量の反応液が添加混合されて、化学硬化している。
【００２５】
本発明の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントは、ハイドロキシアパタイトの平均直径を、５μｍ以上とすることができ、さらに１０μｍ〜３０μｍとすることができる。
【００２６】
本発明の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントは、反応液を、ポリアクリル酸と、蒸留水と、硬化のための化学反応用のカルボン酸を主成分とする溶液とすることができる。
【００２７】
さらに、本発明の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントは、ガラス粉末の平均粒径をハイドロキシアパタイトよりも小さくすることができ、たとえばガラス粉末の平均粒径を１μｍ〜３０μｍとすることができる。さらにまた、本発明の化学硬化型の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントは、ガラス粉末の粒度分布において、粒径を１０μｍ以上とする粉末の割合を２０％以下とするものを使用して、狭い隙間の小窩裂溝よりスムーズに侵入できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の化学硬化型の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントは、光硬化型のＧＩＣの諸欠点をすべて解消することに加えて、従来の化学硬化型のＧＩＣ系シーラント材で実現できなかった、高い強度を有し、狭い隙間の小窩裂溝に奥までスムーズに侵入させながら、フッ素イオンの徐放量を多くし、しかも安価なハイドロキシアパタイトを使用して小窩裂溝で速やかに硬化できるという理想的な特徴を実現する。
それは、本発明の化学硬化型のＧＩＣが、圧縮強度を０．９ＭＰａ以下とする結晶性が低くて、比表面積を３０ｍ２／ｇ以上とする特定のハイドロキシアパタイトを使用し、さらに、ガラス粉末とハイドロキシアパタイトとの混合粉末と反応液の重量比率であるＰ／Ｌ（混合粉末／反応液の重量比）を０．３以上であって２未満とする量の反応液を添加して硬化しているからである。
【００２９】
図１は、特許文献２に記載する本発明者が先に開発したＧＩＣ（曲線Ｂ）と、本発明のＧＩＣ系シーラント材（曲線Ａ）とのフッ素イオンの放出（リリース）量を示すグラフである。曲線Ａと曲線ＢのＧＩＣは、混合粉末に混合しているハイドロキシアパタイトの混合量を３２重量％と同じ混合量としているにもかかわらず、曲線Ａで示す本発明のＧＩＣ系シーラント材は、フッ素イオンの放出（リリース）が特許文献２のＧＩＣよりも約３５％も多く、多量のフッ素イオンを放出して優れた二次齲蝕抑制効果および抗菌作用を生じる。
【００３０】
図１において、フッ素イオンの放出（リリース）は、以下のようにして測定する。
直径１０ｍｍ、厚さ２ｍｍのアクリル製円盤状モールドに練和セメントを填入し、セルロイドストリップスおよびスライドガラスを介して５００ｇの荷重で圧接する。室温で１０分間経過後、試料をモールドから取り出し、温度３７℃、湿度１００％の状態で５０分間保存した後、試料を１０ｍｌの蒸留水に浸漬し、３７℃で２３時間保存する。その後に試料を取り出し、溶出液を得る。溶出液中のフッ素溶出量は複合電極を接続したイオンメーターで測定する。取り出した試料は水分を軽く拭きとり、再び１０ｍｌの新鮮な蒸留水に浸漬させる。フッ素の再取り込み能を評価するために、７日目の測定後に試料を９０００ｐｐｍＦに調整したＮａＦ水溶液１０ｍｌに５分間浸漬して取り出し、５ｍｌの蒸留水で洗浄し軽く水分を拭き取った後に１０ｍｌの蒸留水に浸漬させ、再び２４時間毎に１４日目までフッ素溶出量を測定する。
【００３１】
さらに、図２は本発明のグラスポリアルケノエート系セメントのフッ素イオンを徐放（リリース）量を示している。この図は、Ｐ／Ｌ（混合粉末／反応液の重量比）を１．２及び１．６とするもので、
曲線Ａは、ＨＡｐの混合量を２８重量％、Ｐ／Ｌ比を１．２とし、
曲線Ｂは、ＨＡｐの混合量を２８重量％、Ｐ／Ｌ比を１．６とするものである。
また、曲線ＣはＨＡｐの混合量を０重量％、Ｐ／Ｌ比を１．２とし、曲線Ｄは、ＨＡｐの混合量を０重量％、Ｐ／Ｌ比を１．６とするものである。
【００３２】
図２において、フッ素イオンの放出（リリース）量は以下のようにして測定する。
直径１０ｍｍ、厚さ２ｍｍのアクリル製円盤状モールドに練和セメントを填入し、セルロイドストリップスおよびスライドガラスを介して５００ｇの荷重で圧接する。室温で１０分間経過後、試料をモールドから取り出し、温度３７℃、湿度１００％の状態で５０分間保存した後、試料を８ｍｌの蒸留水に浸漬し、３７℃で２３時間保存する。その後に試料を取り出し、浸漬した蒸留水上で２ｍｌの新鮮な蒸留水で洗浄し、計１０ｍｌの溶出液を得る。溶出液中のフッ素溶出量は複合電極を接続したイオンメーターで測定する。取り出した試料は水分を軽く拭きとり、再び８ｍｌの新鮮な蒸留水に浸漬し、３０日までは２４時間毎に、その後５日毎に９０日まで測定を行う。
【００３３】
本発明の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントは、ＨＡｐである歯質と界面で速やかに反応して強く硬く結合する。本発明は、硬いＨＡｐをフィラーとし添加してＧＩＣを硬くするのではない。添加するＨＡｐを圧縮強度が低い、すなわち結晶性の低い特定の微粒子状とし、かつ比表面積を大きくし、歯がＧＩＣと速やかに反応するように、微粒子状のＨＡｐとＧＩＣとを速やかに反応させて硬化させる。とくに、本発明のＧＩＣは、結晶性が低くて比表面積の大きいＨＡｐを使用することから、フッ素イオンの放出（リリース）および取り込み（リチャージ）が効果的にされてフッ素イオンの徐放量が多く、さらに多量の反応液を使用することから、微粒子状のＨＡｐの内部まで反応が進行して、ＨＡｐとＧＩＣとを均一なマトリクス状に結合して速やかに硬化させる。さらにＨＡｐを結晶性が低くて比表面積の大きいものを使用することによっても、ＧＩＣとの反応性を良くして、さらに硬化時間を短縮して速やかに硬化させる。
【００３４】
本発明の以下に記述する実施例１の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントは、結晶性の低く、しかも引用文献２のＧＩＣに使用するＨＡｐの１／１０と極めて安価なＨＡｐを使用しながら、狭い小窩裂溝に奥までスムーズに侵入させて、速やかに硬化し、しかもフッ素イオンの徐放量を多くする。
【００３５】
本発明の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントは、化学反応で速やかに硬化することから、光硬化樹脂に比較して、ＧＩＣ系シーラント材に必要な次の（ａ）〜（ｆ）に記載の優れた特性も実現する。
（ａ）フッ素イオンの放出（リリース）および取り込み（リチャージ）による二次齲蝕抑制効果および抗菌作用を生じる。
（ｂ）歯面処理（酸エッチング）を必要としない歯質接着性（化学的接着）を示す。
（ｃ）光硬化樹脂に比べると、歯髄への低刺激性と高い生体親和性を実現する。無刺激なＧＩＣに、無刺激なハイドロキシアパタイトを添加しているからである。
（ｄ）歯質に近似した熱膨張係数を有する。
（ｅ）機械的強度は光硬化型のＧＩＣに匹敵する。
（ｆ）室温にて１５分以下の短時間で臨床に有効な程度まで硬化する。
【００３６】
さらに、近年、歯科領域では世界的にMinimal Intervention（ＭＩ）の概念が広まりつつあり、組織親和性の高い歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントの使用頻度が増加してきており、この発明は、かかる世界規模の需要を満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明と特許文献２のＧＩＣのフッ素イオンのリリース量を示すグラフである。
【図２】本発明のグラスポリアルケノエート系セメントのフッ素イオンのリリース量を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例に使用するＧＩＣ系シーラント用ガラス粉末の粒度分布図である。
【図４】本発明の実施例に使用するＧＩＣ系シーラント用ガラス粉末の電子顕微鏡写真である。
【図５】本発明の実施例に使用するＨＡｐＳの表面状態を示す電子顕微鏡写真である。
【図６】本発明の実施例に使用するＨＡｐＳの表面状態を示す電子顕微鏡写真である。
【図７】本発明の実施例に使用するＨＡｐＳの内部状態を示す電子顕微鏡写真である。
【図８】本発明の実施例１で得られるＧＩＣ系シーラント材の破断面の電子顕微鏡写真である。
【図９】本発明の実施例１で得られるＧＩＣ系シーラント材の破断面の電子顕微鏡写真である。
【図１０】比較例１に使用するＨＡｐ１００ｆの表面状態を示す電子顕微鏡写真である。
【図１１】比較例１に使用するＨＡｐ１００ｆの内部状態を示す電子顕微鏡写真である。
【図１２】実施例１、２および比較例２、３の３点曲げ強度を示すグラフである。
【図１３】比較例２のＧＩＣのフッ素イオンのリリース量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
この発明の実施の形態に関し、次の通り詳述する。
本発明の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントは、粉成分にＨＡｐを配合した化学硬化型のＧＩＣ系シーラント材である。歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントである本ＧＩＣ系シーラント材は、アルミノシリケートガラス等のＧＩＣ用ガラス粉末とＨＡｐ粉末からなる粉と、ポリカルボン酸水溶液等のＧＩＣ用の反応液からなる。さらに、本ＧＩＣ系シーラントは、粉と液を手で練和する手練り方式および粉と液をカプセルに入れ機械で自動練和するカプセル方式の両方式のものが開発できる。
【００３９】
［ＧＩＣ系シーラント用ガラス粉末］
ガラス粉末には、好ましくは平均粒径を１μｍ〜３０μｍとするものを使用する。さらに、ガラス粉末は、その粒度分布において、粒径を１０μｍ以上とする粉末の割合を２０％以下、さらに好ましくは１０％以下とするものを使用する。このガラス粉末を使用するグラスポリアルケノエート系セメントは、狭い小窩裂溝部の深部にまで浸透できる特徴かある。ただし、ガラス粉末には、多種多様に市販されている化学硬化型ＧＩＣ用のガラス粉末を使用することもできる。
【００４０】
［ＧＩＣ系シーラント用の反応液］
また、反応液は、ポリアクリル酸と、蒸留水と、硬化のための化学反応用のカルボン酸等を主成分とする溶液を使用する。ただし、この反応液には、すでにＧＩＣの反応液として市販され、さらにこれからＧＩＣの反応液として開発されるすべてのカルボン酸を使用することができる。
【００４１】
［ハイドロキシアパタイト］
本発明のＧＩＣ系シーラントは、特定のＨＡｐを配合している。ＨＡｐの添加は、フッ素イオンの徐放（リリース）及び取り込み（リチャージ）、ＧＩＣの硬化時間、ＧＩＣと歯質との熱膨張率の差異、生体親和性等を考慮し、微粒子状であって、特定の平均直径と圧縮強度を有する結晶性の低い、比表面積を３０ｍ２／ｇ以上とする多孔質なＨＡｐ［Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２］を使用する。
【００４２】
さらに、このＨＡｐには、圧縮強度を０．９ＭＰａ以下とするもの、好ましくは０．５ＭＰａよりも大きく、０．９ＭＰａよりも小さいものを使用する。ＨＡｐは、結晶性が高くなると圧縮強度が大きくなる。本発明者が先に開発して特許文献２に記載しているＧＩＣはむし歯の凹部につめる充填用であって、本発明に使用するＨＡｐよりも結晶性に優れたＨＡｐを使用し、このＨＡｐとガラス粉末とを境界で速やかに反応させて機械的強度を向上するものであった。
【００４３】
これに対して本発明のＧＩＣは健全な小窩裂溝を塞ぐシーラント用として開発したもので、圧縮強度が低くて結晶性の低い安価な多孔質ＨＡｐを多量に配合するものであるが、硬化反応の過程においては、多孔空のＨＡｐの空隙内部まで反応液を浸透させて内部まで均一に硬化させることで、速やかに硬く硬化させる。本発明のＧＩＣ系シーラント材に使用する結晶性の低いＨＡｐには、化粧品用材料や吸着剤として市販されている安価なものが使用できる。たとえば、歯磨剤用添加材として市販されている、平均粒径を２１μｍ、比表面積を４２ｍ２／ｇ、圧縮強度を０．６、平均細孔径を２５ｎｍとする太陽化学産業製のＨＡｐＳを使用できるが、このＨＡｐは、特許文献２に記載されるＨＡｐに比較して１／１０と極めて安価である。このように安価なＨＡｐを使用しながら、本発明のグラスポリアルケノエート系セメントは、ＧＩＣ系シーラント材として極めて優れた特性を実現する。
【００４４】
さらに、本発明のグラスポリアルケノエート系セメントは、反応液の添加量も多く、すなわちガラス粉末とハイドロキシアパタイトとの混合粉末と反応液の重量比率であるＰ／Ｌ（混合粉末／反応液の重量比）を０．３以上であって２未満と多くして、結晶性の低いＨＡｐの空隙内部まで反応液およびセメント基質成分を速やかに浸透するようにしている。
【００４５】
Ｐ／Ｌ（混合粉末／反応液の重量比）は、練和直後のシーラント材として好ましい流動性が得られるよう、凹部に充填されるものより低い２未満とする。しかし、あまり低い場合、流れが良すぎ、硬化時間も延長するため操作性が悪くなり、しかも強度が低くなるため好ましくない。従って、Ｐ／Ｌ（混合粉末／反応液の重量比）は０．３以上とする。液成分は従来型ＧＩＣ液を使用し、粘稠性を低くし流動性を向上させるためＰ／Ｌ（混合粉末／反応液との重量比）を０．３以上２未満とする。
【００４６】
本発明の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントは、以下のようにして硬化反応する。
（１）粉末成分のガラス粉末であるアルミノケイ酸塩ガラスと、ＨＡｐが、反応液のポリアルケン酸（多くはポリアクリル酸）と練和により反応すると、ガラスから金属イオン（Ａｌ3＋、Ｃａ2＋、Ｓｒ2＋など）とフツ化物イオンが同時にＨＡｐからＣａ2＋ が放出され、それが液層へ移動し価陰イオン水和ゲルとして沈殿する。同時に、ガラス粉末の外層にはイオンが枯渇したシリカゲルが生成される。
【００４７】
（２）次に、生成したセメント泥中のシリカゲルおよび水和ゲルの一部は、結晶性の低い比表面積の大きいＨＡｐの吸着力により多孔質ＨＡｐの空隙内部に侵入する。
（３）ポリアクリル酸も吸着によってＨＡｐ分子の表面に侵入し、ＨＡｐの結晶表面のリン酸塩の移動あるいは置換を惹起する。
（４）さらに、吸着されたセメント泥中に存在する遊離カルポキシル基とＨＡｐが水素結合する。その後、水素結合はイオン結合に置換し、ガラス粉末あるいはＨＡｐより供給される陽イオンと置換する。
この反応（セメントマトリクスとＨＡｐ結晶との接着）に重要な働きをするのは高分子電解質のポリアルケン酸で、その役割は、セメントマトリックスおよびＨＡｐ結晶の界面に架橋することである。
つまり、ポリアクリル酸塩イオンが生じ、カルシウムイオンとイオン結合が形成される。
（５）続いて起こる複雑なイオン交換の一部として、カルシウムイオンはリン酸塩とともにＨＡｐから離れ、リン酸カルシウム、リン酸アルミニウム、ポリアクリル酸塩からなる中間層がセメントマトリックスおよびＨＡｐの結晶の界面に形成される。
【００４８】
なお、ＨＡｐは、平均直径が小さくても大きくても機械的強度が低下しする。また、小さ過ぎると硬化時間が長くなることから、フッ素イオンの放出量、機械的強度、硬化時間および流動性等を考慮して、平均直径を０．１μｍ〜１００μｍ、好ましくは５μｍ以上、さらに好ましくは１０μｍ〜３０μｍのものを使用する。さらに、ＨＡｐは、反応性をよくすることから比表面積を３０ｍ２／ｇ以上とするものを使用する。
【００４９】
［ＨＡｐの配合量］
微粒子状のＨＡｐが配合混合されて、硬化物中のＧＩＣガラス成分粒子を保持するマトリックスの機械的強度の増強およびフッ素イオン放出の増量にあることを思慮し、ＧＩＣ系シーラント用粉末に対する微粒子状のＨＡｐの添加混合量は、混合粉末に対して１５重量％〜５０重量％であり、望ましくは約１５重量％〜３０重量％とし、最適には約２０重量％〜２８重量％とする。
【００５０】
ＨＡｐの添加混合量を多くして、フッ素イオン放出の増量できる。しかしながら、ＨＡｐの添加混合量は硬化した状態における曲げ強度を影響を与え、添加混合量が多すぎても少なすぎても曲げ強度は低下する。したがって、ＨＡｐの添加混合量は、フッ素イオン放出と曲げ強度の両方を考慮して、混合粉末に対して１５重量％〜５０重量％に設定する。
【００５１】
［化学硬化の工程］
（１）ＧＩＣ系シーラント用粉末に、ＨＡｐを添加混合の後、これを十分に混和する。
（２）次いで、ＧＩＣ系シーラント用粉末とＨＡｐの混合粉末に、ＧＩＣ系シーラント用の反応液を添加混合して、十分に練和する。このとき、混合粉末とＧＩＣ用反応液の比率であるＰ／Ｌ（混合粉末／反応液の重量比）を１．２あるいは１．６とする。ただしＰ／Ｌの重量比は、０．３以上であって２未満の範囲とすることができる。
（３）得られた練和物は、硬化を開始し、室温や体温等にて約３〜３０分間、望ましくは約５〜１０分間、静置あるいは経過すると、所望の機械的強度まで硬化する。
【００５２】
以下、本発明の実施例を挙げ、この発明の構成と効果を具体的に説明する。但し、この発明は、これ等の実施例にのみに制限されるわけではない。
【００５３】
［実施例１］
以下の工程で、ＨＡｐを添加してなる化学硬化型のＧＩＣである歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントを硬化させる。
ＧＩＣの反応液とＧＩＣ用粉末には、市販の化学硬化型のＧＩＣ「ＦｕｊｉＩＩＩ［（株）ジーシー社（日本）製］」のガラス粉末（以下「ＩＩＩ粉末」と表記する）と反応液（以下「ＩＩＩ液」と表記する）を使用する。図３はＩＩＩ粉末の粒度分布を示し、図４はＩＩＩ粉末の電子顕微鏡写真を示している。
【００５４】
ガラス粉末に添加するＨＡｐには、歯磨剤用添加材として市販されている太陽化学産業製１のＨＡｐＳを使用する。ＨＡｐＳは、平均粒径を２１μｍ、比表面積を４２ｍ２／ｇ、圧縮強度を０．６、平均細孔径を２５ｎｍとするものである。このＨＡｐＳの電子顕微鏡写真を図５ないし図７に示す。図５はＨＡｐＳの表面状態を示し、図６はさらに拡大した表面状態を示し、図７はＨＡｐＳの内部状態を示す。このＨＡｐＳは、０．２μｍ〜０．３μｍの微粒子が内部に微細な空隙ができる状態で凝集している。
【００５５】
上記のＨＡｐＳを２８重量％を、７２重量％のガラス粉末（ＩＩＩ粉末）添加して試作粉末とする。
次いで、試作粉末に、重量比で、Ｐ／Ｌ（混合粉末／反応液）が１．２になるようＩＩＩ液を添加混合の後、練和して試料を作製する。
【００５６】
試料は以下のようにして硬化させる。
（１）ＩＸ粉末とＨＡｐ粉末は、自動混和器（ボルテックス）にて１分間、混和する。
（２）ステンレススチール製のモールド（３．０ｍｍ×３．０ｍｍ×２５．０ｍｍ）に分離材（ＳＵＲＥ ＳＥＰ）を小筆で塗布した後、エアーで薄くのばす。
（３）プラスチックスパチュラを用いて紙練板上で混和粉末とＩＩＩ液を４５秒間、練和する。
（４）次いでこれをシリンジ（注射器のようなもの）に入れ、モールド内に注入する。この時、気泡や隙間が生じないプラガーで圧接し、ガラス練板上に置く。
（５）透明ストリップスを介して分銅（５００ｇ）で押さえ、室温にて１０分間、静置する。
この状態でＧＩＣ系シーラント材を硬化させる。
（６）モールドから試料を取り出し、３７℃、湿度１００％の状態（水を含ませた濾紙で試料を包む）で５０分間、静置して硬化させる。
この工程は、ＧＩＣが使用される口のなかの環境としてストレスを与える工程である。
【００５７】
以上の工程で硬化されるＧＩＣ系シーラント材は、未硬化な状態で狭い小窩裂溝に奥までスムーズに侵入し、かつ速やかに硬化して、多量のフッ素イオンを放出（リリース）する。フッ素イオンの放出（リリース）量を図２の曲線Ａで示している。
【００５８】
さらに、このＧＩＣ系シーラント材の破断面の電子顕微鏡を図８と図９に示している。硬化したＧＩＣ系シーラント材におけるＨＡｐＳは、図７の電子顕微鏡写真で示すように、内部まで反応液が浸透して硬化している。
また、このＧＩＣ系シーラント材の３点曲げ強さを図１２に示している。
【００５９】
［実施例２］
Ｐ／Ｌ比を１．２から１．６とする以外、実施例１と同様にしてＧＩＣ系シーラント材を硬化させる。
以上の工程で硬化されるＧＩＣ系シーラント材も、未硬化な状態で狭い小窩裂溝に奥までスムーズに侵入し、かつ速やかに硬化して、多量のフッ素イオンを放出（リリース）する。フッ素イオンの放出（リリース）量を図２の曲線Ｂで示している。
【００６０】
［実施例３］
ＨＡｐＳの添加量を３２重量％とする以外、実施例１と同様にしてＧＩＣ系シーラント材を硬化させる。
以上の工程で硬化されるＧＩＣ系シーラント材も、未硬化な状態で狭い小窩裂溝に奥までスムーズに侵入し、かつ速やかに硬化して、多量のフッ素イオンを放出（リリース）する。フッ素イオンの放出（リリース）量を図１の曲線Ａで示している。
【００６１】
［比較例１］
比較のために、ＨＡｐＳを以下のものとする以外、実施例３と同じようにしてＧＩＣを硬化させる。
ＨＡｐは、骨充填材として（株）太平化学産業社（日本）から市販されている平均粒径を２００μｍとするＨＡｐ１００を、自動乳鉢（電動ダンシングミル、日陶科学株式会社）で極微細に粉砕することにより調製して、平均粒径を１１μｍとするものを使用する。このＨＡｐ１００ｆの電子顕微鏡写真を図１０と図１１に示している。図１０はＨＡｐ１００ｆの表面状態を示し、図１１はＨＡｐ１００ｆの内部構造を示している。この、ＨＡｐ１００ｆは、図１０の電子顕微鏡写真で示すように、表面に数ｎｍ〜数百ｎｍの超微粒子が付着したもので、圧縮強度を１ＭＰａとするものである。
【００６２】
以上の工程で硬化されるＧＩＣのフッ素イオンを放出（リリース）量を図１の曲線Ｂで示している。このＧＩＣは、実施例３と同じ量のＨＡｐを添加するにもかかわらず、フッ素イオンの放出（リリース）量が図１の曲線Ａで示す実施例３に比較して相当に少なくなる。
【００６３】
以上の比較例１で得られるＧＩＣと、実施例１で得られるＧＩＣ系シーラント材に含まれる元素をエネルギー分散型Ｘ線分析装置を用いて点分析を行うと以下の表１で示すようになる。
【００６４】
【表１】
【００６５】
ＨＡｐの含有元素はＣａ、Ｐ、ＯおよびＨである。これを使用して得られる比較例１のＧＩＣと実施例１のＧＩＣ系シーラント材の主な含有元素はＣ、Ｏ、Ｆ、Ａｌ、Ｓｉ、 ＰおよびＳｒとなる。ＥＤＳによりＧＩＣに添加したＨＡｐ中央部を点分析するとＧＩＣ成分が検出されたことより、ＨＡｐがＧＩＣの成分を吸着していることが明らかとなった。さらに、ＨＡｐの種類によって吸着される各種ＧＩＣ元素の量に差があり、ＨＡｐＳはＨＡｐ１００ｆに比べてＦおよびＳｉの割合が高いことが認められる。また、ＨＡｐ１００ｆよりＨＡｐＳの方がＨＡｐ由来元素のＣａ値（％）が低かったことは、ＨＡｐＳの方がＨＡｐ内部にＧＩＣ成分を多量に吸着していることを示している。ＨＡｐ内に吸着されるＦの含有量が多いほど、ＧＩＣからのフッ素イオン徐放量が向上し、また、ＨＡｐ内に吸着されるＳｉ量が多いほどＧＩＣの強度が向上する。以上の結果より、ＧＩＣに添加するＨＡｐは、ＨＡｐ１００ｆよりＨＡｐＳの方が有効であることが判る。
【００６６】
［比較例２］
比較のために、ＨＡｐＳを添加せずに、それ以外は実施例１と同じようにしてＰ／Ｌ比を１．２としてＧＩＣを硬化させる。このＧＩＣのフッ素イオン放出（リリース）量を図２の曲線Ｃに示している。比較例２の９０日間のフッ素イオンリリース量は実施例１のフッ素イオンリリース量（図２の曲線Ａ）の４２％である。また、３点曲げ強度を図１２に示している。比較例２の３点曲げ強度は、実施例１に比較して５８％劣る。
【００６７】
［比較例３］
また、ＨＡｐＳを添加せずに、それ以外は実施例２と同じようにしてＰ／Ｌ比を１．６としてＧＩＣを硬化させる。このＧＩＣのフッ素イオン放出（リリース）量を図２の曲線Ｄに示している。比較例３の９０日間のフッ素イオンリリース量は実施例２のフッ素イオンリリース量（図２の曲線Ｂ）の６１％である。また、３点曲げ強度を図１２に示している。比較例３の３点曲げ強度は、実施例２に比較して４０％劣る。
【００６８】
［比較例４］
さらに、ガラス粉末を市販の化学硬化型のＧＩＣ「ＦｕｊｉＩＸ［（株）ジーシー社（日本）製］」のガラス粉末とし、反応液をＩＩＩ液からＩＸ反応液とし、さらにＰ／Ｌ比を１．２から３．６とし、ＨＡｐＳの添加量を１０重量％とする以外、実施例１と同じようにしてＧＩＣを硬化させる。
【００６９】
このＧＩＣは、未硬化な状態で、狭い隙間の小窩裂溝に奥までスムーズに侵入できず、また、硬化した状態においてフッ素はイオンを放出（リリース）量が相当に少なくなる。このＧＩＣのフッ素イオンの放出（リリース）量を図１３に示している。このＧＩＣは、実施例１と同じＨＡｐを添加するにもかかわらず、フッ素イオンの放出（リリース）量が図１の曲線Ａで示す実施例３に比較して相当に少なくなる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントは、歯学分野におけるむし歯予防に有効である。とくに乳歯および永久歯の、全ての部位の小窩裂溝部のシーラント材料として有効である。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、予防歯科において、むし歯が発生しやすい狭い隙間である小窩裂溝を填塞してむし歯予防およびむし歯進行抑制をする際に使用する予防的歯科材料である小窩裂溝填塞材（シーラント材）に使用する歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
小窩裂溝であるフッシャーをシーラント材を用いて封鎖する小窩裂溝填塞法（シーラント）は、乳臼歯の小窩裂溝、ならびに幼若永久歯の小窩裂溝、頬側面溝および上顎前歯口蓋側面を対象として、歯の萌出直後に処置することが適切である。
【０００３】
小児に最も多い疾病はむし歯である。その理由のひとつが、生えて間もない歯は、十分に硬くなっておらず、石灰化が完全に進むまでに生えてから２〜４年かかるからである。また、砂糖を含んだ飲料やお菓子を好むことも要因として挙げられる。小児のむし歯の８割以上が、歯ブラシの届かない臼歯の狭い溝（小窩裂溝）から発生しているという報告がある。また、主に小窩裂溝から発生するむし歯は、砂糖の摂取量や摂取頻度とあまり関係なく発生することがわかってきた。そのため、現在の小児のむし歯予防には、歯科医院における小窩裂溝填塞とフッ化物の利用が特に重要になる。
【０００４】
フッシャーにシーラント材を充填するシーラントは、奥歯の溝を物理的に封鎖したり、填塞材の中に含まれるフッ化物により再石灰化作用を促進したりするむし歯予防法である。シーラントは、１９６７年にCuetoとBuonocoreにより、臨床成功例が初めて報告された。４年以上で約６０％のむし歯予防効果が認められ、特にフッ化物応用との併用によりむし歯予防効果はさらに増加する。シーラントはむし歯発症リスクの高い歯に行うと特に有効である。
【０００５】
シーラントによるむし歯予防が今日のように効果をあげた背景には、シーラント材の改善が大きく寄与している。奥歯の溝をレジンで物理的に封鎖することで口腔内の環境から遮断する方法、グラスアイオノマーセメント（ＧＩＣ）で奥歯の溝を物理的に封鎖することに加え、シーラント材の中に含まれるフッ化物が再石灰化作用を促進する方法などがある。
【０００６】
シーラントに使用するレジン系のシーラント材は開発されている。（特許文献１参照）しかしながら、レジン系のシーラント材は、ＧＩＣ系のシーラント材に比較して種々の欠点がある。
１９５５年Buonocore（非特許文献１参照）により開発された接着性レジン系シーラント材は、その後改良が重ねられ、今日は光重合型が広く普及している。しかし、レジン系シーラント材は歯質に接着させるために
（１）酸による歯の脱灰処理が必要不可欠である。シーラントを必要とする歯の多くは石灰化の不十分な成熟途上の幼若歯であるが、口腔環境から歯質を遮断するレジン系シーラントは
（２）幼若永久歯の萌出後成熟を阻害してしまう欠点がある。そこで、近年、歯質脱灰による歯の損傷および萌出後成熟の阻害に対する対策としてフッ素を徐放するレジン系シーラント材が作られているが、その徐放されるフッ素イオン量は少ないため（非特許文献２参照）、確かな効果が認められるには至っていない。さらに、
（３）唾液による汚染防止や防湿のためにラバーダムを装着する必要がある。しかも、
（４）レジン系シーラント材は一部脱離した場合、何もしていない歯より二次う蝕の発生の可能性が高くなるため、歯科医院における定期的な管理を必要とする。
（５）レジン系シーラント材は、in vitroの研究で細胞毒性が認められており、レジンに含まれているビスフェノールＡの安全性に関しての懸念は未だ払拭されていない。
【０００７】
このレジン系シーラント材の欠点を補うため、グラスアイオノマーセメント（グラスポリアルケノエート系セメントともいう）系シーラント材（以下ＧＩＣ系シーラント材という）が販売されている。ＧＩＣ系シーラント材の利点は、酸処理が不要で、ラバーダム装着の必要がなく、長期間フッ素を徐放し、脱離してもフッ素により歯質が強化されており、う蝕発生の可能の可能性は極めて少ないため定期管理の不可能な症例にも応用可能なことである。さらに、生体親和性がレジン系シーラントに比べて優れている。
【０００８】
ＧＩＣ系シーラント材は、レジン系シーラント材に比較して優れた特徴を有するが、さらに優れたフッ素徐放能が要求される。ところが、従来のＧＩＣ系シーラント材はフッ素徐放能が十分でない欠点がある。
【０００９】
ところで、シーラント材として、レジン系４材料およびグラスアイオノマー系２材料の合計６材料の発生に及ぼす影響が、マウス由来のＥＳ−Ｄ３細胞から分化した心筋細胞の鼓動率から調べられている。実験には５０％細胞分化率（ＩＤ50）、および同細胞ならびに分化した同種の他細胞（Balb/c 3T3cell）の５０％細胞生存率（ＩＣ50）とを合わせた３つのパラメータを用い、ヒトへの発生毒性を予測するEmbryonic Stem Cell Test法にて検討されている。その結果、ＩＤ50 については、レジン系４材料で平均６．４〜９．２g/mlを示した。ＧＩＣ系２材料の液では、Fuji IIIで平均１５７．３g/ml、Fuji III ＬＣで５４．１g/mlを示す。両細胞のＩＣ50 はＩＤ50 と類似の結果を示す。一方、ＧＩＣ系２材料の粉末ではＩＤ50 およびＩＣ50 が得られない。また、同時に調べた硬化後の材料の細胞毒性について、レジン系４材料はＧＩＣ系より強い細胞毒性を示す。
【００１０】
以上、シーラント材としてレジン系の材料は弱いながら発生毒性を疑わす結果であったのに対し、ＧＩＣ系２材料の液には発生毒性の疑いはない。
【００１１】
ところで、アメリカ防疫予防センターの２００４年の声明においては、シーラントの使用が促進されている。この声明において、 臼歯部の咬合面をプラステックで填塞するシーラントが、児童に対する安全で効果的なむし歯予防方法であるとしている。すでに、初発したむし歯を停止させるケースもある。シーラントは、未処置むし歯のある子どものリスクを有意に減少させる。
【００１２】
このことから、アメリカの「ヘルシーピープル２０１０」においては、２０１０年までに子どもの５０％がシーラントを持つように目標設定している。ＣＤＣの研究者はいくつかの方策を評価し、経済的に恵まれない通学児にシーラント処置することがシーラント使用における格差を是正するための最も費用効果の高い方策であることを認めている。さらに地域予防のサービスに関する特別対策本部は、むし歯予防とコントロールの有効な方法として、スクールベースのシーラント・プログラムあるいは学校に関連したシーラント・プログラムを推奨している。
【００１３】
さらにまた、国際歯科連盟（ＦＤＩ）の声明文（２００１年）においては、５０年以上にわたる世界中の広範な調査研究では、一貫してむし歯予防に対するフッ化物の安全性と効果を示している。フッ化物の使用と安全性の科学的根拠は、数え切れないほど多くの科学者、専門家グループ、政府機関などに認められている。フッ化物の使用によって、むし歯の発生率と有病率が減少し、多数の人々の生活の質の改善につながっている。現在では、口腔内に適切な濃度のフッ化物が絶え間なく供給されていることが最も重要な因子であることが明らかにされている。低濃度のフッ化物が存在することでエナメル質の脱灰を抑制し、再石灰化を促進している。これらの発見は予防的、治療的手段としてフッ化物利用を考える上でとても重要である。 フッ化物の局所的応用、あるいは口腔内フッ化物の適正濃度を持続させるあらゆる手段がむし歯予防上、この上なく重要であることが確認されている。
【００１４】
本発明者は、ＧＩＣがハイドロキシアパタイト（ＨＡｐ）である歯との境界で速やかに反応して新しい生成物を生成して、歯の表面に無処理で強固に化学的結合することに着目し、この状態をＧＩＣ全体に実現することで、硬化状態におけるＧＩＣの機械的強度を向上することで、これを歯科充填用グラスポリアルケノエートセメントに使用することに成功した。この歯科充填用グラスポリアルケノエートセメントに使用されるＧＩＣは、特定のＨＡｐを添加混合することで、このＧＩＣとガラス粉末との境界で新しい化合物を生成して全体を硬化して機械的強度を向上させる。（特許文献２参照）
この充填用グラスポリアルケノエートセメントに使用されるＧＩＣは、ハイドロキシアパタイトとガラス粉末とを境界で速やかに反応させることで、ＧＩＣの硬化初期から機械的強度を増強することができる。
【００１５】
特許文献２のＧＩＣは、約９５％ＨＡｐである歯質と化学的に反応して結合され、結合部分のＧＩＣが他の大部分より強いという事実から起想したものである。この歯科充填用グラスポリアルケノエートセメントは、特定のＨＡｐを添加混合することで、歯質とＧＩＣとの境界で起こる反応を、ＧＩＣのガラス粉末とハイドロキシアパタイトとの境界に発生させることで、ＧＩＣの全体を硬化させることで、硬化初期から機械的強度を増強することに成功したものである。
【００１６】
ところで、近年、歯科では世界的にMinimal Intervention（ＭＩ）の概念が広まりつつあり、歯質接着性材料で組織親和性の高いＧＩＣの使用頻度が増加してきている。特に、化学硬化型ＧＩＣは、ＷＨＯにより、発展途上国でのAtraumatic Restrative Treatment（ＡＲＴ）の修復材料として採用されると共に、歯を削らないままむし歯の凹部に充填する歯科充填用グラスポリアルケノエート系セメントとして使用することで、むし歯の進行阻止と新しいむし歯の発生を予防すると共に、その治療に高い効果と評価を上げている。従って、特許文献２に示す、歯に無処理で接着する高品質の安全な化学硬化型ＧＩＣの提供は、世界における急務の課題であり、全ての人類からむし歯を予防し、また患者には全く痛みを与えることなく理想的な状態に治療できる極めて優れた福音をもたらす。歯を削らないままむし歯の凹部に充填されたＧＩＣがむし歯の進行を阻止、新しいむしの発生を予防できるのは、フッ素イオンの放出（リリース）および取り込み（リチャージ）による、二次齲蝕抑制効果および抗菌作用を生じるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特表２００７−５２４６３５号
【特許文献２】特願２００８−５１３２２７号
【非特許文献１】Buonocore, M. G.: Caries prevention in pits and fissures sealed with adhesive resin polymerized by ultraviolet light: A two year study of a single adhesive application. J.A.D.A. 82: 1090-1093, 1971.
【非特許文献２】和田 活利：各種小窩裂溝封鎖材に関する基礎的研究．福岡歯科大学学会雑誌，22(2)： 229-246，1995．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
以上のように、特許文献２に記載されるＧＩＣは、歯を削らないで虫歯などの治療ができるＧＩＣとして開発されたが、液量を多くして粉液比を低くすることにより歯科小窩裂溝封鎖用としても応用できる可能性を持つ。それが実現できれば、とくに発展途上国においては、理想的な治療方法となり、歯科治療が充分でないこれらの国々において虫歯を理想的な状態で予防できる。
【００１９】
しかしながら、この特許文献２に記載されるグラスポリアルケノエート系セメントは、狭い隙間である小窩裂溝に奥までスムーズに浸入させるのが難しく、またハイドロキシアパタイトに特定のものを使用する必要があって価格が極めて高くなる欠点があり、さらに液量を多くすることにより機械的強度の著しい低下がみられること、また、フッ素イオンの放出量も十分でない欠点がある。
【００２０】
この用途に使用されるＧＩＣ系シーラント材には以下の特性が要求される。
（１）狭い小窩裂溝にスムーズに浸入できるように、粘稠性が高くならないこと。
（２）材料コストの低減
（３）フッ素イオンの長期持続的徐放濃度（リリース量）を向上させること、および外部のフッ素イオン取り込み後のフッ素イオン放出濃度（リチャージ量）を向上させること。
（４）生体親和性に優れること
【００２１】
とくにＧＩＣ系シーラント材は、効率よく虫歯を予防し、さらに虫歯の治療として有効に作用するために、狭くてシーラント材を奥まで侵入させるのが難しい小窩裂溝にスムーズに浸入でき、しかもフッ素イオンの徐放量を多くすることが極めて大切である。狭い小窩裂溝に奥まで浸入されたＧＩＣ系シーラント材が、フッ素イオンの放出（リリース）および取り込み（リチャージ）をすることで、二次齲蝕抑制効果および抗菌作用を生じるからである。しかも、その用途から優れた特性を実現しながら、材料コストを低減することも極めて大切である。
【００２２】
本発明は、さらに以上の目的を達成することを目的に開発されたもので、本発明の大切な目的は、狭い隙間である歯の小窩裂溝にスムーズに浸入できるると共に、液量を多くしても高い強度を有し、フッ素イオンの徐放量を多くし、かつＧＩＣ本来の特徴と利点を保有する高品質なものであって、さらに材料に安価なハイドロキシアパタイトを使用することで材料コストを著しく低減できる化学硬化型のＧＩＣからなる歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
この発明は、歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントに使用されるＧＩＣであって、このＧＩＣには、結晶性の低い微粒子状のハイドロキシアパタイトを添加混合すると共に、ハイドロキシアパタイトとガラス粉末との混合粉末に特定量の反応液を添加混合して歯の狭い隙間である小窩裂溝にスムーズに浸入できる粘性と高い強度を実現し、さらに安価なハイドロキシアパタイトを使用しながら、フッ素イオンの徐放量を多くして、小窩裂溝に充填されて速やかに硬化するものである。
【００２４】
本発明の化学硬化型のＧＩＣである歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントは、前述の課題を解決するために以下の構成を備える。
（１）平均直径を０．１μｍ以上であって１００μｍ以下とし、かつ圧縮強度を０．９ＭＰａ以下とし、なおかつ単位重量に対する比表面積を３０ｍ２／ｇ以上とする微粒子状のハイドロキシアパタイトを使用する。
（２）ハイドロキシアパタイトとガラス粉末とを含む混合粉末は、ハイドロキシアパタイトの混合量を１５重量％ないし５０重量％としている。
（３）ガラス粉末とハイドロキシアパタイトとの混合粉末と反応液の重量比率であるＰ／Ｌ（混合粉末／反応液の重量比）を０．３以上であって２未満とする量の反応液が添加混合されて、化学硬化している。
【００２５】
本発明の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントは、ハイドロキシアパタイトの平均直径を、５μｍ以上とすることができ、さらに１０μｍ〜３０μｍとすることができる。
【００２６】
本発明の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントは、反応液を、ポリアクリル酸と、蒸留水と、硬化のための化学反応用のカルボン酸を主成分とする溶液とすることができる。
【００２７】
さらに、本発明の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントは、ガラス粉末の平均粒径をハイドロキシアパタイトよりも小さくすることができ、たとえばガラス粉末の平均粒径を１μｍ〜３０μｍとすることができる。さらにまた、本発明の化学硬化型の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントは、ガラス粉末の粒度分布において、粒径を１０μｍ以上とする粉末の割合を２０％以下とするものを使用して、狭い隙間の小窩裂溝よりスムーズに侵入できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の化学硬化型の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントは、光硬化型のＧＩＣの諸欠点をすべて解消することに加えて、従来の化学硬化型のＧＩＣ系シーラント材で実現できなかった、高い強度を有し、狭い隙間の小窩裂溝に奥までスムーズに侵入させながら、フッ素イオンの徐放量を多くし、しかも安価なハイドロキシアパタイトを使用して小窩裂溝で速やかに硬化できるという理想的な特徴を実現する。
それは、本発明の化学硬化型のＧＩＣが、圧縮強度を０．９ＭＰａ以下とする結晶性が低くて、比表面積を３０ｍ２／ｇ以上とする特定のハイドロキシアパタイトを使用し、さらに、ガラス粉末とハイドロキシアパタイトとの混合粉末と反応液の重量比率であるＰ／Ｌ（混合粉末／反応液の重量比）を０．３以上であって２未満とする量の反応液を添加して硬化しているからである。
【００２９】
図１は、特許文献２に記載する本発明者が先に開発したＧＩＣ（曲線Ｂ）と、本発明のＧＩＣ系シーラント材（曲線Ａ）とのフッ素イオンの放出（リリース）量を示すグラフである。曲線Ａと曲線ＢのＧＩＣは、混合粉末に混合しているハイドロキシアパタイトの混合量を３２重量％と同じ混合量としているにもかかわらず、曲線Ａで示す本発明のＧＩＣ系シーラント材は、フッ素イオンの放出（リリース）が特許文献２のＧＩＣよりも約３５％も多く、多量のフッ素イオンを放出して優れた二次齲蝕抑制効果および抗菌作用を生じる。
【００３０】
図１において、フッ素イオンの放出（リリース）は、以下のようにして測定する。
直径１０ｍｍ、厚さ２ｍｍのアクリル製円盤状モールドに練和セメントを填入し、セルロイドストリップスおよびスライドガラスを介して５００ｇの荷重で圧接する。室温で１０分間経過後、試料をモールドから取り出し、温度３７℃、湿度１００％の状態で５０分間保存した後、試料を１０ｍｌの蒸留水に浸漬し、３７℃で２３時間保存する。その後に試料を取り出し、溶出液を得る。溶出液中のフッ素溶出量は複合電極を接続したイオンメーターで測定する。取り出した試料は水分を軽く拭きとり、再び１０ｍｌの新鮮な蒸留水に浸漬させる。フッ素の再取り込み能を評価するために、７日目の測定後に試料を９０００ｐｐｍＦに調整したＮａＦ水溶液１０ｍｌに５分間浸漬して取り出し、５ｍｌの蒸留水で洗浄し軽く水分を拭き取った後に１０ｍｌの蒸留水に浸漬させ、再び２４時間毎に１４日目までフッ素溶出量を測定する。
【００３１】
さらに、図２は本発明のグラスポリアルケノエート系セメントのフッ素イオンを徐放（リリース）量を示している。この図は、Ｐ／Ｌ（混合粉末／反応液の重量比）を１．２及び１．６とするもので、
曲線Ａは、ＨＡｐの混合量を２８重量％、Ｐ／Ｌ比を１．２とし、
曲線Ｂは、ＨＡｐの混合量を２８重量％、Ｐ／Ｌ比を１．６とするものである。
また、曲線ＣはＨＡｐの混合量を０重量％、Ｐ／Ｌ比を１．２とし、曲線Ｄは、ＨＡｐの混合量を０重量％、Ｐ／Ｌ比を１．６とするものである。
【００３２】
図２において、フッ素イオンの放出（リリース）量は以下のようにして測定する。
直径１０ｍｍ、厚さ２ｍｍのアクリル製円盤状モールドに練和セメントを填入し、セルロイドストリップスおよびスライドガラスを介して５００ｇの荷重で圧接する。室温で１０分間経過後、試料をモールドから取り出し、温度３７℃、湿度１００％の状態で５０分間保存した後、試料を８ｍｌの蒸留水に浸漬し、３７℃で２３時間保存する。その後に試料を取り出し、浸漬した蒸留水上で２ｍｌの新鮮な蒸留水で洗浄し、計１０ｍｌの溶出液を得る。溶出液中のフッ素溶出量は複合電極を接続したイオンメーターで測定する。取り出した試料は水分を軽く拭きとり、再び８ｍｌの新鮮な蒸留水に浸漬し、３０日までは２４時間毎に、その後５日毎に９０日まで測定を行う。
【００３３】
本発明の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントは、ＨＡｐである歯質と界面で速やかに反応して強く硬く結合する。本発明は、硬いＨＡｐをフィラーとし添加してＧＩＣを硬くするのではない。添加するＨＡｐを圧縮強度が低い、すなわち結晶性の低い特定の微粒子状とし、かつ比表面積を大きくし、歯がＧＩＣと速やかに反応するように、微粒子状のＨＡｐとＧＩＣとを速やかに反応させて硬化させる。とくに、本発明のＧＩＣは、結晶性が低くて比表面積の大きいＨＡｐを使用することから、フッ素イオンの放出（リリース）および取り込み（リチャージ）が効果的にされてフッ素イオンの徐放量が多く、さらに多量の反応液を使用することから、微粒子状のＨＡｐの内部まで反応が進行して、ＨＡｐとＧＩＣとを均一なマトリクス状に結合して速やかに硬化させる。さらにＨＡｐを結晶性が低くて比表面積の大きいものを使用することによっても、ＧＩＣとの反応性を良くして、さらに硬化時間を短縮して速やかに硬化させる。
【００３４】
本発明の以下に記述する実施例１の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントは、結晶性の低く、しかも引用文献２のＧＩＣに使用するＨＡｐの１／１０と極めて安価なＨＡｐを使用しながら、狭い小窩裂溝に奥までスムーズに侵入させて、速やかに硬化し、しかもフッ素イオンの徐放量を多くする。
【００３５】
本発明の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントは、化学反応で速やかに硬化することから、光硬化樹脂に比較して、ＧＩＣ系シーラント材に必要な次の（ａ）〜（ｆ）に記載の優れた特性も実現する。
（ａ）フッ素イオンの放出（リリース）および取り込み（リチャージ）による二次齲蝕抑制効果および抗菌作用を生じる。
（ｂ）歯面処理（酸エッチング）を必要としない歯質接着性（化学的接着）を示す。
（ｃ）光硬化樹脂に比べると、歯髄への低刺激性と高い生体親和性を実現する。無刺激なＧＩＣに、無刺激なハイドロキシアパタイトを添加しているからである。
（ｄ）歯質に近似した熱膨張係数を有する。
（ｅ）機械的強度は光硬化型のＧＩＣに匹敵する。
（ｆ）室温にて１５分以下の短時間で臨床に有効な程度まで硬化する。
【００３６】
さらに、近年、歯科領域では世界的にMinimal Intervention（ＭＩ）の概念が広まりつつあり、組織親和性の高い歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントの使用頻度が増加してきており、この発明は、かかる世界規模の需要を満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明と特許文献２のＧＩＣのフッ素イオンのリリース量を示すグラフである。
【図２】本発明のグラスポリアルケノエート系セメントのフッ素イオンのリリース量を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例に使用するＧＩＣ系シーラント用ガラス粉末の粒度分布図である。
【図４】本発明の実施例に使用するＧＩＣ系シーラント用ガラス粉末の電子顕微鏡写真である。
【図５】本発明の実施例に使用するＨＡｐＳの表面状態を示す電子顕微鏡写真である。
【図６】本発明の実施例に使用するＨＡｐＳの表面状態を示す電子顕微鏡写真である。
【図７】本発明の実施例に使用するＨＡｐＳの内部状態を示す電子顕微鏡写真である。
【図８】本発明の実施例１で得られるＧＩＣ系シーラント材の破断面の電子顕微鏡写真である。
【図９】本発明の実施例１で得られるＧＩＣ系シーラント材の破断面の電子顕微鏡写真である。
【図１０】比較例１に使用するＨＡｐ１００ｆの表面状態を示す電子顕微鏡写真である。
【図１１】比較例１に使用するＨＡｐ１００ｆの内部状態を示す電子顕微鏡写真である。
【図１２】実施例１、２および比較例２、３の３点曲げ強度を示すグラフである。
【図１３】比較例２のＧＩＣのフッ素イオンのリリース量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
この発明の実施の形態に関し、次の通り詳述する。
本発明の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントは、粉成分にＨＡｐを配合した化学硬化型のＧＩＣ系シーラント材である。歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントである本ＧＩＣ系シーラント材は、アルミノシリケートガラス等のＧＩＣ用ガラス粉末とＨＡｐ粉末からなる粉と、ポリカルボン酸水溶液等のＧＩＣ用の反応液からなる。さらに、本ＧＩＣ系シーラントは、粉と液を手で練和する手練り方式および粉と液をカプセルに入れ機械で自動練和するカプセル方式の両方式のものが開発できる。
【００３９】
［ＧＩＣ系シーラント用ガラス粉末］
ガラス粉末には、好ましくは平均粒径を１μｍ〜３０μｍとするものを使用する。さらに、ガラス粉末は、その粒度分布において、粒径を１０μｍ以上とする粉末の割合を２０％以下、さらに好ましくは１０％以下とするものを使用する。このガラス粉末を使用するグラスポリアルケノエート系セメントは、狭い小窩裂溝部の深部にまで浸透できる特徴かある。ただし、ガラス粉末には、多種多様に市販されている化学硬化型ＧＩＣ用のガラス粉末を使用することもできる。
【００４０】
［ＧＩＣ系シーラント用の反応液］
また、反応液は、ポリアクリル酸と、蒸留水と、硬化のための化学反応用のカルボン酸等を主成分とする溶液を使用する。ただし、この反応液には、すでにＧＩＣの反応液として市販され、さらにこれからＧＩＣの反応液として開発されるすべてのカルボン酸を使用することができる。
【００４１】
［ハイドロキシアパタイト］
本発明のＧＩＣ系シーラントは、特定のＨＡｐを配合している。ＨＡｐの添加は、フッ素イオンの徐放（リリース）及び取り込み（リチャージ）、ＧＩＣの硬化時間、ＧＩＣと歯質との熱膨張率の差異、生体親和性等を考慮し、微粒子状であって、特定の平均直径と圧縮強度を有する結晶性の低い、比表面積を３０ｍ２／ｇ以上とする多孔質なＨＡｐ［Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２］を使用する。
【００４２】
さらに、このＨＡｐには、圧縮強度を０．９ＭＰａ以下とするもの、好ましくは０．５ＭＰａよりも大きく、０．９ＭＰａよりも小さいものを使用する。ＨＡｐは、結晶性が高くなると圧縮強度が大きくなる。本発明者が先に開発して特許文献２に記載しているＧＩＣはむし歯の凹部につめる充填用であって、本発明に使用するＨＡｐよりも結晶性に優れたＨＡｐを使用し、このＨＡｐとガラス粉末とを境界で速やかに反応させて機械的強度を向上するものであった。
【００４３】
これに対して本発明のＧＩＣは健全な小窩裂溝を塞ぐシーラント用として開発したもので、圧縮強度が低くて結晶性の低い安価な多孔質ＨＡｐを多量に配合するものであるが、硬化反応の過程においては、多孔空のＨＡｐの空隙内部まで反応液を浸透させて内部まで均一に硬化させることで、速やかに硬く硬化させる。本発明のＧＩＣ系シーラント材に使用する結晶性の低いＨＡｐには、化粧品用材料や吸着剤として市販されている安価なものが使用できる。たとえば、歯磨剤用添加材として市販されている、平均粒径を２１μｍ、比表面積を４２ｍ２／ｇ、圧縮強度を０．６、平均細孔径を２５ｎｍとする太陽化学産業製のＨＡｐＳを使用できるが、このＨＡｐは、特許文献２に記載されるＨＡｐに比較して１／１０と極めて安価である。このように安価なＨＡｐを使用しながら、本発明のグラスポリアルケノエート系セメントは、ＧＩＣ系シーラント材として極めて優れた特性を実現する。
【００４４】
さらに、本発明のグラスポリアルケノエート系セメントは、反応液の添加量も多く、すなわちガラス粉末とハイドロキシアパタイトとの混合粉末と反応液の重量比率であるＰ／Ｌ（混合粉末／反応液の重量比）を０．３以上であって２未満と多くして、結晶性の低いＨＡｐの空隙内部まで反応液およびセメント基質成分を速やかに浸透するようにしている。
【００４５】
Ｐ／Ｌ（混合粉末／反応液の重量比）は、練和直後のシーラント材として好ましい流動性が得られるよう、凹部に充填されるものより低い２未満とする。しかし、あまり低い場合、流れが良すぎ、硬化時間も延長するため操作性が悪くなり、しかも強度が低くなるため好ましくない。従って、Ｐ／Ｌ（混合粉末／反応液の重量比）は０．３以上とする。液成分は従来型ＧＩＣ液を使用し、粘稠性を低くし流動性を向上させるためＰ／Ｌ（混合粉末／反応液との重量比）を０．３以上２未満とする。
【００４６】
本発明の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントは、以下のようにして硬化反応する。
（１）粉末成分のガラス粉末であるアルミノケイ酸塩ガラスと、ＨＡｐが、反応液のポリアルケン酸（多くはポリアクリル酸）と練和により反応すると、ガラスから金属イオン（Ａｌ3＋、Ｃａ2＋、Ｓｒ2＋など）とフツ化物イオンが同時にＨＡｐからＣａ2＋ が放出され、それが液層へ移動し価陰イオン水和ゲルとして沈殿する。同時に、ガラス粉末の外層にはイオンが枯渇したシリカゲルが生成される。
【００４７】
（２）次に、生成したセメント泥中のシリカゲルおよび水和ゲルの一部は、結晶性の低い比表面積の大きいＨＡｐの吸着力により多孔質ＨＡｐの空隙内部に侵入する。
（３）ポリアクリル酸も吸着によってＨＡｐ分子の表面に侵入し、ＨＡｐの結晶表面のリン酸塩の移動あるいは置換を惹起する。
（４）さらに、吸着されたセメント泥中に存在する遊離カルポキシル基とＨＡｐが水素結合する。その後、水素結合はイオン結合に置換し、ガラス粉末あるいはＨＡｐより供給される陽イオンと置換する。
この反応（セメントマトリクスとＨＡｐ結晶との接着）に重要な働きをするのは高分子電解質のポリアルケン酸で、その役割は、セメントマトリックスおよびＨＡｐ結晶の界面に架橋することである。
つまり、ポリアクリル酸塩イオンが生じ、カルシウムイオンとイオン結合が形成される。
（５）続いて起こる複雑なイオン交換の一部として、カルシウムイオンはリン酸塩とともにＨＡｐから離れ、リン酸カルシウム、リン酸アルミニウム、ポリアクリル酸塩からなる中間層がセメントマトリックスおよびＨＡｐの結晶の界面に形成される。
【００４８】
なお、ＨＡｐは、平均直径が小さくても大きくても機械的強度が低下しする。また、小さ過ぎると硬化時間が長くなることから、フッ素イオンの放出量、機械的強度、硬化時間および流動性等を考慮して、平均直径を０．１μｍ〜１００μｍ、好ましくは５μｍ以上、さらに好ましくは１０μｍ〜３０μｍのものを使用する。さらに、ＨＡｐは、反応性をよくすることから比表面積を３０ｍ２／ｇ以上とするものを使用する。
【００４９】
［ＨＡｐの配合量］
微粒子状のＨＡｐが配合混合されて、硬化物中のＧＩＣガラス成分粒子を保持するマトリックスの機械的強度の増強およびフッ素イオン放出の増量にあることを思慮し、ＧＩＣ系シーラント用粉末に対する微粒子状のＨＡｐの添加混合量は、混合粉末に対して１５重量％〜５０重量％であり、望ましくは約１５重量％〜３０重量％とし、最適には約２０重量％〜２８重量％とする。
【００５０】
ＨＡｐの添加混合量を多くして、フッ素イオン放出の増量できる。しかしながら、ＨＡｐの添加混合量は硬化した状態における曲げ強度を影響を与え、添加混合量が多すぎても少なすぎても曲げ強度は低下する。したがって、ＨＡｐの添加混合量は、フッ素イオン放出と曲げ強度の両方を考慮して、混合粉末に対して１５重量％〜５０重量％に設定する。
【００５１】
［化学硬化の工程］
（１）ＧＩＣ系シーラント用粉末に、ＨＡｐを添加混合の後、これを十分に混和する。
（２）次いで、ＧＩＣ系シーラント用粉末とＨＡｐの混合粉末に、ＧＩＣ系シーラント用の反応液を添加混合して、十分に練和する。このとき、混合粉末とＧＩＣ用反応液の比率であるＰ／Ｌ（混合粉末／反応液の重量比）を１．２あるいは１．６とする。ただしＰ／Ｌの重量比は、０．３以上であって２未満の範囲とすることができる。
（３）得られた練和物は、硬化を開始し、室温や体温等にて約３〜３０分間、望ましくは約５〜１０分間、静置あるいは経過すると、所望の機械的強度まで硬化する。
【００５２】
以下、本発明の実施例を挙げ、この発明の構成と効果を具体的に説明する。但し、この発明は、これ等の実施例にのみに制限されるわけではない。
【００５３】
［実施例１］
以下の工程で、ＨＡｐを添加してなる化学硬化型のＧＩＣである歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントを硬化させる。
ＧＩＣの反応液とＧＩＣ用粉末には、市販の化学硬化型のＧＩＣ「ＦｕｊｉＩＩＩ［（株）ジーシー社（日本）製］」のガラス粉末（以下「ＩＩＩ粉末」と表記する）と反応液（以下「ＩＩＩ液」と表記する）を使用する。図３はＩＩＩ粉末の粒度分布を示し、図４はＩＩＩ粉末の電子顕微鏡写真を示している。
【００５４】
ガラス粉末に添加するＨＡｐには、歯磨剤用添加材として市販されている太陽化学産業製１のＨＡｐＳを使用する。ＨＡｐＳは、平均粒径を２１μｍ、比表面積を４２ｍ２／ｇ、圧縮強度を０．６、平均細孔径を２５ｎｍとするものである。このＨＡｐＳの電子顕微鏡写真を図５ないし図７に示す。図５はＨＡｐＳの表面状態を示し、図６はさらに拡大した表面状態を示し、図７はＨＡｐＳの内部状態を示す。このＨＡｐＳは、０．２μｍ〜０．３μｍの微粒子が内部に微細な空隙ができる状態で凝集している。
【００５５】
上記のＨＡｐＳを２８重量％を、７２重量％のガラス粉末（ＩＩＩ粉末）添加して試作粉末とする。
次いで、試作粉末に、重量比で、Ｐ／Ｌ（混合粉末／反応液）が１．２になるようＩＩＩ液を添加混合の後、練和して試料を作製する。
【００５６】
試料は以下のようにして硬化させる。
（１）ＩＸ粉末とＨＡｐ粉末は、自動混和器（ボルテックス）にて１分間、混和する。
（２）ステンレススチール製のモールド（３．０ｍｍ×３．０ｍｍ×２５．０ｍｍ）に分離材（ＳＵＲＥ ＳＥＰ）を小筆で塗布した後、エアーで薄くのばす。
（３）プラスチックスパチュラを用いて紙練板上で混和粉末とＩＩＩ液を４５秒間、練和する。
（４）次いでこれをシリンジ（注射器のようなもの）に入れ、モールド内に注入する。この時、気泡や隙間が生じないプラガーで圧接し、ガラス練板上に置く。
（５）透明ストリップスを介して分銅（５００ｇ）で押さえ、室温にて１０分間、静置する。
この状態でＧＩＣ系シーラント材を硬化させる。
（６）モールドから試料を取り出し、３７℃、湿度１００％の状態（水を含ませた濾紙で試料を包む）で５０分間、静置して硬化させる。
この工程は、ＧＩＣが使用される口のなかの環境としてストレスを与える工程である。
【００５７】
以上の工程で硬化されるＧＩＣ系シーラント材は、未硬化な状態で狭い小窩裂溝に奥までスムーズに侵入し、かつ速やかに硬化して、多量のフッ素イオンを放出（リリース）する。フッ素イオンの放出（リリース）量を図２の曲線Ａで示している。
【００５８】
さらに、このＧＩＣ系シーラント材の破断面の電子顕微鏡を図８と図９に示している。硬化したＧＩＣ系シーラント材におけるＨＡｐＳは、図７の電子顕微鏡写真で示すように、内部まで反応液が浸透して硬化している。
また、このＧＩＣ系シーラント材の３点曲げ強さを図１２に示している。
【００５９】
［実施例２］
Ｐ／Ｌ比を１．２から１．６とする以外、実施例１と同様にしてＧＩＣ系シーラント材を硬化させる。
以上の工程で硬化されるＧＩＣ系シーラント材も、未硬化な状態で狭い小窩裂溝に奥までスムーズに侵入し、かつ速やかに硬化して、多量のフッ素イオンを放出（リリース）する。フッ素イオンの放出（リリース）量を図２の曲線Ｂで示している。
【００６０】
［実施例３］
ＨＡｐＳの添加量を３２重量％とする以外、実施例１と同様にしてＧＩＣ系シーラント材を硬化させる。
以上の工程で硬化されるＧＩＣ系シーラント材も、未硬化な状態で狭い小窩裂溝に奥までスムーズに侵入し、かつ速やかに硬化して、多量のフッ素イオンを放出（リリース）する。フッ素イオンの放出（リリース）量を図１の曲線Ａで示している。
【００６１】
［比較例１］
比較のために、ＨＡｐＳを以下のものとする以外、実施例３と同じようにしてＧＩＣを硬化させる。
ＨＡｐは、骨充填材として（株）太平化学産業社（日本）から市販されている平均粒径を２００μｍとするＨＡｐ１００を、自動乳鉢（電動ダンシングミル、日陶科学株式会社）で極微細に粉砕することにより調製して、平均粒径を１１μｍとするものを使用する。このＨＡｐ１００ｆの電子顕微鏡写真を図１０と図１１に示している。図１０はＨＡｐ１００ｆの表面状態を示し、図１１はＨＡｐ１００ｆの内部構造を示している。この、ＨＡｐ１００ｆは、図１０の電子顕微鏡写真で示すように、表面に数ｎｍ〜数百ｎｍの超微粒子が付着したもので、圧縮強度を１ＭＰａとするものである。
【００６２】
以上の工程で硬化されるＧＩＣのフッ素イオンを放出（リリース）量を図１の曲線Ｂで示している。このＧＩＣは、実施例３と同じ量のＨＡｐを添加するにもかかわらず、フッ素イオンの放出（リリース）量が図１の曲線Ａで示す実施例３に比較して相当に少なくなる。
【００６３】
以上の比較例１で得られるＧＩＣと、実施例１で得られるＧＩＣ系シーラント材に含まれる元素をエネルギー分散型Ｘ線分析装置を用いて点分析を行うと以下の表１で示すようになる。
【００６４】
【表１】
【００６５】
ＨＡｐの含有元素はＣａ、Ｐ、ＯおよびＨである。これを使用して得られる比較例１のＧＩＣと実施例１のＧＩＣ系シーラント材の主な含有元素はＣ、Ｏ、Ｆ、Ａｌ、Ｓｉ、 ＰおよびＳｒとなる。ＥＤＳによりＧＩＣに添加したＨＡｐ中央部を点分析するとＧＩＣ成分が検出されたことより、ＨＡｐがＧＩＣの成分を吸着していることが明らかとなった。さらに、ＨＡｐの種類によって吸着される各種ＧＩＣ元素の量に差があり、ＨＡｐＳはＨＡｐ１００ｆに比べてＦおよびＳｉの割合が高いことが認められる。また、ＨＡｐ１００ｆよりＨＡｐＳの方がＨＡｐ由来元素のＣａ値（％）が低かったことは、ＨＡｐＳの方がＨＡｐ内部にＧＩＣ成分を多量に吸着していることを示している。ＨＡｐ内に吸着されるＦの含有量が多いほど、ＧＩＣからのフッ素イオン徐放量が向上し、また、ＨＡｐ内に吸着されるＳｉ量が多いほどＧＩＣの強度が向上する。以上の結果より、ＧＩＣに添加するＨＡｐは、ＨＡｐ１００ｆよりＨＡｐＳの方が有効であることが判る。
【００６６】
［比較例２］
比較のために、ＨＡｐＳを添加せずに、それ以外は実施例１と同じようにしてＰ／Ｌ比を１．２としてＧＩＣを硬化させる。このＧＩＣのフッ素イオン放出（リリース）量を図２の曲線Ｃに示している。比較例２の９０日間のフッ素イオンリリース量は実施例１のフッ素イオンリリース量（図２の曲線Ａ）の４２％である。また、３点曲げ強度を図１２に示している。比較例２の３点曲げ強度は、実施例１に比較して５８％劣る。
【００６７】
［比較例３］
また、ＨＡｐＳを添加せずに、それ以外は実施例２と同じようにしてＰ／Ｌ比を１．６としてＧＩＣを硬化させる。このＧＩＣのフッ素イオン放出（リリース）量を図２の曲線Ｄに示している。比較例３の９０日間のフッ素イオンリリース量は実施例２のフッ素イオンリリース量（図２の曲線Ｂ）の６１％である。また、３点曲げ強度を図１２に示している。比較例３の３点曲げ強度は、実施例２に比較して４０％劣る。
【００６８】
［比較例４］
さらに、ガラス粉末を市販の化学硬化型のＧＩＣ「ＦｕｊｉＩＸ［（株）ジーシー社（日本）製］」のガラス粉末とし、反応液をＩＩＩ液からＩＸ反応液とし、さらにＰ／Ｌ比を１．２から３．６とし、ＨＡｐＳの添加量を１０重量％とする以外、実施例１と同じようにしてＧＩＣを硬化させる。
【００６９】
このＧＩＣは、未硬化な状態で、狭い隙間の小窩裂溝に奥までスムーズに侵入できず、また、硬化した状態においてフッ素はイオンを放出（リリース）量が相当に少なくなる。このＧＩＣのフッ素イオンの放出（リリース）量を図１３に示している。このＧＩＣは、実施例１と同じＨＡｐを添加するにもかかわらず、フッ素イオンの放出（リリース）量が図１の曲線Ａで示す実施例３に比較して相当に少なくなる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメントは、歯学分野におけるむし歯予防に有効である。とくに乳歯および永久歯の、全ての部位の小窩裂溝部のシーラント材料として有効である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均直径を０．１μｍ以上であって１００μｍ以下とし、かつ圧縮強度を０．９ＭＰａ以下とし、なおかつ単位重量に対する比表面積を３０ｍ２／ｇ以上とする微粒子状のハイドロキシアパタイトと、このハイドロキシアパタイトに混合されてなるガラス粉末とを含み、ハイドロキシアパタイトとガラス粉末とを含む混合粉末は、ハイドロキシアパタイトの混合量を１５重量％ないし５０重量％としており、
さらに、前記ガラス粉末と前記ハイドロキシアパタイトとの混合粉末と反応液の重量比率であるＰ／Ｌ（混合粉末／反応液の重量比）を０．３以上であって２未満とする量の反応液が添加混合されて化学硬化してなる歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメント。
【請求項２】
前記ハイドロキシアパタイトの平均直径が５μｍ以上である請求項１に記載される歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメント。
【請求項３】
前記ハイドロキシアパタイトの平均直径が１０μｍ〜３０μｍである請求項２に記載される歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメント。
【請求項４】
前記反応液が、ポリアクリル酸と、蒸留水と、硬化のための化学反応用のカルボン酸を主成分とする溶液である請求項１ないし３のいずれかに記載される化学硬化型の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメント。
【請求項５】
前記ガラス粉末の平均粒径がハイドロキシアパタイトよりも小さい請求項１ないし４のいずれかに記載される化学硬化型の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメント。
【請求項６】
前記ガラス粉末の平均粒径が１μｍ〜３０μｍである請求項１ないし５のいずれかに記載される化学硬化型の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメント。
【請求項７】
前記ガラス粉末の粒度分布において、粒径を１０μｍ以上とする粉末の割合が２０％以下である請求項１ないし６のいずれかに記載される化学硬化型の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメント。
【請求項１】
平均直径を０．１μｍ以上であって１００μｍ以下とし、かつ圧縮強度を０．９ＭＰａ以下とし、なおかつ単位重量に対する比表面積を３０ｍ２／ｇ以上とする微粒子状のハイドロキシアパタイトと、このハイドロキシアパタイトに混合されてなるガラス粉末とを含み、ハイドロキシアパタイトとガラス粉末とを含む混合粉末は、ハイドロキシアパタイトの混合量を１５重量％ないし５０重量％としており、
さらに、前記ガラス粉末と前記ハイドロキシアパタイトとの混合粉末と反応液の重量比率であるＰ／Ｌ（混合粉末／反応液の重量比）を０．３以上であって２未満とする量の反応液が添加混合されて化学硬化してなる歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメント。
【請求項２】
前記ハイドロキシアパタイトの平均直径が５μｍ以上である請求項１に記載される歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメント。
【請求項３】
前記ハイドロキシアパタイトの平均直径が１０μｍ〜３０μｍである請求項２に記載される歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメント。
【請求項４】
前記反応液が、ポリアクリル酸と、蒸留水と、硬化のための化学反応用のカルボン酸を主成分とする溶液である請求項１ないし３のいずれかに記載される化学硬化型の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメント。
【請求項５】
前記ガラス粉末の平均粒径がハイドロキシアパタイトよりも小さい請求項１ないし４のいずれかに記載される化学硬化型の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメント。
【請求項６】
前記ガラス粉末の平均粒径が１μｍ〜３０μｍである請求項１ないし５のいずれかに記載される化学硬化型の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメント。
【請求項７】
前記ガラス粉末の粒度分布において、粒径を１０μｍ以上とする粉末の割合が２０％以下である請求項１ないし６のいずれかに記載される化学硬化型の歯科小窩裂溝封鎖用グラスポリアルケノエート系セメント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図１２】
【図１３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図１２】
【図１３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−６８９６（Ｐ２０１２−６８９６Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４６９５５（Ｐ２０１０−１４６９５５）
【出願日】平成２２年６月２８日（２０１０．６．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０〜２２年度、独立行政法人科学技術振興機構、重点地域研究開発推進プログラム（育成研究）委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３０４０２０２９２）国立大学法人徳島大学 (307)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２８日（２０１０．６．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０〜２２年度、独立行政法人科学技術振興機構、重点地域研究開発推進プログラム（育成研究）委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３０４０２０２９２）国立大学法人徳島大学 (307)
【Ｆターム（参考）】
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