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Die Kristalle kontrolliert wachsen lassen: Zahnschmelz (fast) wie aus der Tube

Der Zahnschmelz schützt nicht nur unsere Zähne, sondern lässt uns auch gesund aussehen. Quelle: Liz20151222 / Wikimedia Commons

Forscher der Queen Mary University in London finden ein Verfahren für die Mineralisierung extrem harter Stoffe

Zahnschmelz auf unseren Zähnen gilt als das härteste Material in unserem Körper. Es ist so widerstandsfähig, dass es die Kräfte beim Kauen unbeschadet übersteht, genauso säurehaltiges Essen oder Getränke und extreme Temperaturen. Diese Eigenschaften gehen auf seine besondere innere Struktur zurück.

Jedoch kann Zahnschmelz nicht neu entstehen, wenn er doch einmal beschädigt wurde. Das kann zu Zahnschmerz oder Zahnverlust führen.

Ein neue Studie von Wissenschaftlern der Queen Mary University in London zeigt nun, dass Ersatzmaterialien wachsen können, die wie Zahnschmelz aussehen und seine Eigenschaften haben. Sie könnten eine wichtige Rolle bei dem Bekämpfung von Zahlproblemen haben.

Nahaufnahme des Ersatz-Zahnschmelzes. Quelle: Alvaro Mata

Der Mechanismus basiert auf einem speziellen Proteinmaterial, das das Entstehen von Apatit-Nanokristallen anstoßen und vorantreiben kann – ähnlich dem natürlichen Vorgang in unserem Körper, bei dem aus dieses Kristallen der Zahnschmelz gebildet wird.

Nahaufnahme des Ersatz-Zahnschmelzes. Quelle: Alvaro Mata

Im Kern geht es darum, die Struktur des natürlichen Materials auch in der Kopie entstehen zu lassen. Hauptautor Professor Alvaro Mata, von der Queen Mary’s School of Engineering and Materials Science, sagt: „Ein großes Ziel in den Materialwissenschaften ist von der Natur zu lernen und neue Stoffe zu entwickeln, die das molekulare Bauprinzip der Vorbild-Stoffe exakt nachahmen. Unser Verfahren beruht darauf, Proteine außerhalb der Ordnung zu kontrollieren und so den Prozess der Mineralisation auf vielen Ebenen zu steuern. Damit können wir synthetische Materialien so wachsen lassen, wie wir es wollen und auch ihre Eigenschaften steuern.“

Vergleich des natürlichen Zahnschmelzes (oben) mit dem Ersatzmaterial. Quelle: Alvaro Mata

Dr. Sherif Elsharkawy, Zahnarzt an der Queen Mary’s School of Engineering and Materials Science und ebenfalls Autor der Studie, formuliert es für seinen Bereich: „Die neue Erkenntnis ist deshalb aufregend, weil wir damit auf einfachem und vielfältigem Weg Schäden am Zahnschmelz reparieren können. Personen mit Dentin-Hypersensibilität könnte damit geholfen werden.“

Die Untersuchung wurde gefördert vom European Research Council (ERC) Starting Grant (STROFUNSCAFF) und dem Marie Curie Integration Grant (BIOMORPH).

Veröffentlicht in Nature Communications.

Queen Mary University, London

(18.05.2018)