各種多官能性モノマーの光増感剤に対する重合特性

占部 秀徳

歯冠修復材料として光重合型コンポジットレジンが臨床において急速に普及してきた。その理由として、これまでの化学重合型コンポジットレジンに比較して光重合型コンポジットレジンは、光照射されなければ重合が開始しないため、賦形性が容易で操作時間が任意に取れる、また充填時に気泡の混入が少ない等の利点が挙げられる。この反面、表層から重合が開始するため、光が到達しない深部では、未反応モノマーの存在により機械的性質の低下や歯髄為害作用を惹起するといった欠点も指摘されるなど重合性の改善が求められている。

この光重合型コンポジットレジンの重合性に影響を及ぼす因子としては、ベースモノマー自身の重合特性あるいは希釈モノマーとの量比、重合開始剤の種類と量、フィラーの種類や含有量等が報告されている。しかし、これらの組成成分がレジン重合性に及ぼす影響については、未だ十分には解明されていない。

本研究では、光重合型コンポジットレジンの重合性に及ぼす影響について、重合開始剤のうち特に還元剤の量と種類そしてモノマーならびにフィラーの光学的性質から検討を行った。これらの知見を基に、重合性の改善を目的として四官能性ウレタンモノマーをベースモノマーとしたレジンを試作し、以下に示す3項目によりなる基礎的実験により歯科的応用性について検討を行った。

実験1では、2,2-bis[4-(3-methacryloxy-2-hydroxypropoxy)phenyl]propane(以下、Bis-GNA)・triethylene glycol dimethacrylate(以下、3G)コモノマーの組成比の違いによる重合性の検討を行い、さらに、光増感剤camphorquinone(以下、CQ)に対して還元剤dimethylaminoethyl methacrylate(以下、DMAEMA)ならびにdimethyl-p-toluidine(以下、DNPT)の添加量を変えてレジン重合性に及ぼす影響について検討を加えた。

実験2では、モノマーと各種無機フィラーの透過率と屈折率の測定を行い、フィラー添加がレジン重合性にどのように影響を及ぼすかについて、硬化深度から検討を行った。

実験3では、四官能性ウレタンモノマーbis-(1-methacrylo yloxy-3-acryloyl-oxy-2-propanetriyl)-N.N'-hexamethylene dicarbamateをベースモノマーとし、3G、neopenthyl glycol dimethacrylateそしてdiacryioryl pentylidene pentaerythriteの3種類を希釈モノマーとしたコモノマーを試作し、その重合性を機械的性質ならびに反応速度論的解析により検討した。さらに、歯科的応用を検討するために有機複合フィラーをコモノマーに添加した光重合型コンポジットレジンを試作し、重合性ならびに歯科的応用の可能性について検討を加えた。

その結果、以下のような結論を得た。

1)Bis-GNA・3Gコモノマーは、その組成比により重合性は異なり、60wt%Bis-GNA組成のコモノマーが最も良好な重合性を示した。また、還元剤DNAEMA、DNPTを光増感剤CQO.5wt%に対して同量の0.5wt%添加することによって、コモノマーの重合性は最も良好となり、これ以上添加しても重合性の向上は認められなかった。

2)Bis-GNAの屈折率(n^20_0)は、1.5510と3Gの1.4602よりも高い値であった。また、各フィラーの屈折率は、シリカ系1.45、アルミナ系1.55を示し、シリカ・アルミナ系は、その組成により屈折率が変化することが明らかとなった。そして、フィラーを添加した場合、硬化深度は、モノマーとフィラーの屈折率が近似しているものほど大きくなる傾向を示した。

3)四官能性ウレタンモノマーをベースモノマーとして使用した場合、従来から使用されているBis-GNAをベースモノマーとして使用した場合と比較して、残留モノマー量は1/2～1/5と少なく、重合時の活性化エネルギーも1/2～1/10と小さくなり良好な重合性を示すことが判明した。また、3種類の希釈モノマーによって、それぞれ重合性が異なることから、重合体の機械的・物理的性質は、希釈モノマーに依存することが判明した。

4)四官能性ウレタンモノマーをベースモノマーとして、有機複合フィラーを添加した試作光重合型コンポジットレジンの機械的・物理的性質は、有機複合フィラー自体のモノマーの反応性ならびに含有量に影響されることが明らかとなった。

以上の結果、光重合型コンポジットレジンの重合性は、モノマーの組成比、重合開始剤特に還元剤濃度そしてフィラーの光学的性質に依存し、また、今後、四官能性ウレタンモノマーは、歯科的応用が可能であることが示唆された。

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