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ドイツ、ボン: ボン大学病院の研究者が率いる研究により、4Dプリントされた矯正用クリアアライナーが、歯を動かすために生体適合性のある矯正力を加えることができることが明らかになりました。4Dプリントの技術は、形状記憶材料の3Dプリントをベースにしています。4Dアライナーは、形状記憶ポリマー（SMP）を用いて3Dプリントされたクリアアライナー・トレーで、この新しい素材をクリアアライナー治療に用いることで、治療費の削減や環境負荷の低減などの効果が期待されます。

クリアアライナー・トレーは様々な種類のポリマーでできており、通常、0.2～0.3mmの範囲内で歯を動かすか、1～3°回転させた後、後継のトレーに置き換わるように設計されています。このような段階的な治療モデルは、より少ないトレーを使用する治療よりも多くの時間と高い材料費を必要とすると、研究の著者は指摘しています。また、プラスチック製のクリアアライナー・トレーを連続して使用することは、患者様にとってもメーカーにとっても、当然ながら環境に対する倫理的な問題を伴います。

SMPの医療用材料への応用は、歯列矯正を含め、これまでにもさまざまな研究が行われてきました。しかし、研究者たちは、SMPと歯の動きに関するデータが文献上不足していると考え、4Dアライナーによって発生する力を測定し、不正咬合の治療におけるSMPの適性を明らかにしようとしました。

【施術者】アライナー使用にはまだ欠点があると報告

ドイツ、エジプト、アラブ首長国連邦の歯科大学の研究者らは、バイオメカニクスシステムを用い、4Dプリントされたアライナーを用いて、カスタムメイドのタイポドンモデルの上顎中切歯（21番）の不正位を力で矯正することに成功しました。発生した力は温度を変えて測定し，クリアアライナーには0.8 mmと1.0 mmの2種類の厚さのClearX v.1.1材を使用した．発生した力は、歯列矯正計測シミュレーションシステム（OMSS）を用いて定量化しました。

その結果、4Dプリントされたアライナーは、2.5mm±0.5mmの範囲で歯を大きく動かすことができ、2つの厚みの間でほとんど変化がないことがわかりました。OMSSシミュレーションでは、最大荷重の範囲はテストした異なる温度（37℃、45℃、55℃）によって異なりますが、文献で報告されているように、すべて許容される生理的矯正力の範囲内であることがわかりました。

他の研究とは対照的に、研究者は、より厚いアライナーを使用しても、より高い温度である55℃を除いて発生力に影響を及ぼさないことを発見しました。

著者らは、複雑な臨床例ではなく1本の歯の単独移動に焦点を当てたこと、口腔内の状態や湿度・唾液分泌などの要因を考慮していないことなど、この研究には多くの限界があることを強調しています。しかし、4Dアライナーは生体適合性のある矯正力を用いて歯を移動させることが可能であると結論付けています。

彼らは、「矯正用アライナーは様々な側面から研究され、アライナーによる矯正治療は大きく進歩したが、開業医はアライナー使用の欠点をまだいくつか報告している。」と書きました。彼らは、これらの欠点は、単一のアライナートレイで達成される動きが限られており、レジームを変更する必要があることを説明しました。そして、次のように結論づけました。「したがって、我々は、歯の生物学的な動きを加速させる方法と一緒に、治療ごとのアライナーの数を減らす方法を適用できれば、それは歯科矯正の分野で飛躍的な進歩になると信じています。」

「Potential application of 4D technology in fabrication of orthodontic aligners」と題されたこの研究は、2022年1月28日にFrontiers in Materialsのオンライン版に掲載されました。