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歯科医師の3割しか知らない、ジルコニアインプラントの話

前回は“細かすぎて伝わらないジルコニア”と題して、急速に普及している歯冠修復材料としてのジルコニアの材料学的性質について解説した。モノリシックによる審美修復で使用されているジルコニアは、高透光性ジルコニアと呼ばれるものであったが、元々歯科用ジルコニアとして承認されたのは100%正方晶ジルコニア(Y-TZP)である。このY-TZPは、単独で歯冠修復に用いる機会は少なくなったが、その高靭性＝壊れづらい性質から、現在諸外国においてインプラント体(フィクスチャー)の代替材料として注目されていることをご存知だろうか。今回の記事では、このジルコニアインプラントの現状とオッセオインテグレーションについて解説する。ジルコニアは、チタンに代わる次世代のメタルフリーインプラントとしてゴールデンスタンダードになるのか。ジルコニアの強さやその他の性質については、まず前回の記事をご参照いただきたいと思う。生体材料としてのジルコニア実は、ジルコニアはチタンやハイドロキシアパタイトと同様の生体不活性材料として分類されており(表1)、最近の歯科医師国家試験にも既出している。というのも、ジルコニアは医療用生体材料として1990年台から人工股関節の骨頭に応用されてきた材料であり、現在でも日本の京セラを中心として販売展開されている。ジルコニアが歯科用インプラント体材料として注目され、研究され始めたのは2000年頃からだ。まず商品としてジルコニアインプラント発売に頭角を現したのが、スイスのZ-Systems社である。ジルコニアインプラントを最初に商品化したかどうかは定かではないが、日本に初めてジルコニアインプラントを紹介したメーカーだと思われる。現在では欧州を中心として10社以上あるいはそれ以上のメーカーがジルコニアインプラントの開発、販売を行っている(表2)。 2015年頃には、世界のインプラントで最も多くのシェアを誇るストローマン社からPURE Ceramicという商品名でジルコニアインプラントが発売された(図1)。日本のメーカーではジルコニアインプラントは発売されておらず、薬器法にて承認もされていない。ちなみに日本のストローマンで発売されているRoxolidというインプラントはジルコニアではなく、金属のジルコニウムとチタンの合金であるため、ジルコニアインプラントとは全く関係ない。話を戻すが噂によると、企業としては今後全てのインプラント体のラインナップをチタンからこのジルコニアにシフトしていきたい、と又聞したことがある。また、隣国の韓国では、ジルコニアインプラントがチタンインプラントのシェアをすでに上回っていると現地の歯科医師から聞いたことがある。韓国では国としてベンチャー企業に対するスタート支援が充実しており、独自に開発されたジルコニアインプラントを売る企業が多く存在するそうだ。強調するが、これらはあくまで私が伝え聞いたことであるので話半分で受け取っていただきたいのだが、少なくとも日本は諸外国と比べてジルコニアへのメタルフリー化が遅れているということは断言していいだろう。しかし驚くべきことにジルコニアの原料となる粉末は全て日本の東ソー社で製造されている。つまりジルコニア製の海外製品は全て逆輸入という形で我々の仕事の糧になっているというわけだ。現在、インプラント材料自体もほとんど輸入に頼っている状態の中、ジルコニアインプラントについても、是非自国生産を見据えての製品開発が望まれるところである。ジルコニアインプラントの魅力ジルコニアの材料学的な性質については前回説明の通りであるが、まずはなんと言っても機械的性質が強く、従来のセラミックスよりも数倍以上の高い曲げ強度と靭性を併せ持つことが最大の強みであると考えている。純チタン製のインプラントは、意外に強度が弱く、しばしば破折症例に遭遇することも少なくない。筆者もすれ違い咬合を臨床のテーマにおいてきた関係で数例に出くわしたことがある。機械的強度が高いチタン合金製のインプラントも発売されているが、臨床現場では骨・生体適合性の観点から純チタン製インプラントの方が多く採用されているのが現状であると思われる。対して、ジルコニアは破折に強く、さらに白色であるので歯肉を透けメタルカラーが露出せず、審美的なメタルフリーインプラントとして期待されているのである。メタルフリー化は、現在の歯科界の方向性にも合致しており、金属アレルギーの心配もない。チタンはアレルギーを起こさない、と認識されていると思うが、これは不動態被膜由来の優れた耐食性により極めてアレルギー発生のリスクが低いということであって、論文上ではチタンアレルギーの発生や、それによるオッセオインテグレーション喪失を報告したエビデンスも存在する。実は、チタンアレルギーを検査する試薬が存在しないため、実際にはチタンアレルギーは起こらないとは言い切れないのである。一方、ジルコニアは化学的には疎水性であり、一部ではプラーク付着がチタンより少ないと報告されている。これについても真逆の結論を導き出している報告もあり不明な点は多いところではあるが、アバットメントとして応用され始めた理由もこの低プラーク付着によるところが大きいと考えられる。すなわちジルコニアはインプラント材料としても、インプラント周囲炎を予防できるのではないかと期待されているのである。ジルコニアはオッセオインテグレーションするのか？チタンがチタンインプラントである理由は、言うまでもなく、唯一オッセオインテグレーションを起こす材料であるからである。ではジルコニアインプラントはどうなのかというと、結論から言えば“未だ不明”というのが科学的見地からの現状である。文献検索を行うと、この数年間に限っては、ジルコニアインプラントではチタン同様またはオッセインテグレーション類似の骨反応が認められるという報告が多い。製品化が先行している現状であるので、その結果には多くのバイアスが存在する可能性があると筆者は考えている。チタンよりも骨適合性に劣るとした報告も少なからずあり、どの文献においてもエビデンス量の少なさからまだ結論を導くには早いと議論されている。また、チタンインプラント同様、ジルコニアそのものの化学組成がオッセオインテグレーションに影響しているということに加えて、インプラントの表面性状および形状が依存している可能性が高いとも考えられている。ご存知の通り、チタンインプラントの表面はSLA処理や陽極酸化処理などが施されており、これがオッセオインテグレーション獲得の上で不可欠であることは周知の事実である。一方、ジルコニアでは自身の機械的性質が高いがゆえ、表面加工が難しい。現在、研究レベルで様々な表面加工と骨形成の関係についての検討が行われており、筆者もこのジルコニアの表面改質法について今まさに研究を行っているところである。筆者の所属する研究グループでは、超薄膜アパタイトコーティングやレーザー加工といった方法でより確実な骨適合性を得るためのジルコニアインプラントの表面改質を行っている。最近では歯肉などの軟組織がジルコニアと接着する可能性があることを見出した(1-3)。これはインプラント周囲炎を防ぐための手段として大変有効であると考えている。このように筆者自身もジルコニアインプラントの是非を慎重に問いつつも、インプラント材料としてのジルコニアの魅力に大いに可能性を感じている。ジルコニアはゴールデンスタンダードになるか？さて、ここまでの話をまとめると、ジルコニアはオッセオインテグレーションを起こす可能性があると期待できるが、まだまだ臨床応用されて日が浅く不明な点が多い、という結論に至る。その他の課題も多い。例えば、硬すぎるがゆえの顎骨への応力集中による影響の懸念がある。また、金属と違い展性・延性がないためネジや境目のコントロールが困難であり、2ピースインプラントも一部では発売され始めているようだが、不安が残るという点。まさにコロナ禍のワクチン開発と同じような段階にあると考えて良いかもしれない。繰り返すが、ジルコニアインプラントは日本では薬器法上、未承認である。インターネット検索を行うと臨床応用例や治療紹介が少なからず散見されるが、あくまで所定の手続きを取った上で個人輸入・自己責任で臨床応用しているという段階である。もし臨床応用をご検討されている先生がいるとしたら、適切な手筈を取った上で必ず患者さんと相談、確実な同意を得てから使用していただきたいと思う。言うまでもなく日本は、諸外国の中においてトップクラスの医療安全水準を誇っている。海外では、エビデンスがままならないまま企業発信でジルコニアインプラントが臨床応用され始めているが、今後日本で承認され、インプラント材料のゴールデンスタンダードになり得るどうかは、我々の基礎および臨床研究によるエビデンスの蓄積が急務であると考えている。最後までお読みいただき有り難うございました、皆様の日々の臨床に少しでも役立てていただける情報であったならば幸いです。歯科セミナーなら「1D（ワンディー）」で！日本最大級の歯科医療メディア「1D」では、診療に役立つオンラインセミナーを多数開催中。もっと知りたい臨床トピックから超ニッチな学術トピックまで、参加したいセミナーが見つかります。下記ボタンから、開催中のセミナーを見てみましょう！開催セミナーを見てみる参考文献Hirota M et al. Bone responses to zirconia implants with a thin carbonate-containing hydroxyapatite coating using a molecular precursor method. J Biomed Mater ResPart B Appl Biomater 2014: 102B: 1277-1288.Hirota M et al. Cortical bone response toward nanosecond-pulsed laser-treated zirconia implant surfaces. Dent Mater J 2019; 38: 444-451.Iinuma Y et al. Surrounding tissue response to surface-treated zirconia implants. Materials 2019;13: 30.

廣田正嗣

2021年1月10日

展性

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