DT News - Germany - Härte- und Kariesbeständig: Der Zahnschmelz der Haie

Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

So. 2. Februar 2014

Speichern

TOKIO, JAPAN – Das Gebiss von Haien ist vermutlich das gesündeste in der Tierwelt. Grund ist ein besonders harter Zahnschmelz. Wie dieser aufgebaut ist, konnten japanische Wissenschaftler jetzt mit einem speziellen elektronenmikroskopischen Verfahren atomar aufgelöst abbilden. In der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten sie von einer ungewöhnlich starken Bindung von Fluoratomen an Calciumatome, die mit für die besondere Härte und Karies-Beständigkeit der Haizähne verantwortlich sein könnte.

Biomineralien spielen wichtige Rolle für viele Lebewesen. Auch unsere Knochen und Zähne bestehen aus den kompliziert aufgebauten Verbundmaterialien aus Biomolekülen und anorganischen Stoffen. Der Zahnschmelz von Haien enthält hauptsächlich Fluorapatit (Ca5[F|(PO4)3]), einem Calcium, Fluor und Phosphat enthaltenden Mineral mit hexagonaler Kristallstruktur. Aber was genau macht den Zahnschmelz der Haizähne so besonders standhaft? Bisher weiß man, dass er eine hohe Dichte an Fluorapatit-Kristallen bei nur geringem Gehalt an organischer Matrix aufweist.

Die Aufklärung der genauen Struktur von Biomineralien gestaltet sich ausgesprochen schwierig. Untersuchungen mit der Transmissions-Elektronen-Mikroskopie (TEM) lieferten bisher bestenfalls Informationen im Nanomaßstab. Fortschritte wie die Aberrationskorrektur haben die TEM zwar prinzipiell in die Lage versetzt, eine ausreichende Auflösung zu erreichen, aber die Signale sind schwach, die untersuchten Strukturen ausgesprochen komplex und der Elektronenstrahl beschädigt die Biomineralien. Dem Team um Yuichi Ikuhara ist es jetzt erstmals gelungen, Zahnschmelz von Haien weitgehend zerstörungsfrei mit der TEM und der Raster-TEM (STEM) zu untersuchen. Die Forscher von der Tohoku University, der Graduate School of Tokyo Medical and Dental University und dem Fine Ceramics Center setzten dazu eine aberrationskorrigierte Elektronenmikroskopie-Technik ein, die mit einer sehr geringen Strahlungsstärke auskommt. Dies gelang mit einer kleineren Kondenser-Blende und der Verteilung des Elektronenstrahls auf einen weiteren Bereich der Probe als gewöhnlich.

Die Wissenschaftler konnten so jede individuelle Atom-Säule innerhalb der komplexen Fluorapatitstruktur räumlich auflösen. Der Schmelz besteht aus Bündeln einkristalliner Nanostäbchen aus Fluorapatit mit einem Durchmesser von etwa 50 nm. Die hexagonale Kristallform ließ sich ebenfalls belegen. Jedes Sechseck besteht dabei aus Calcium-, Phosphor- und Sauerstoffatomen mit einem Fluoratom in der Mitte. Mithilfe von Ab-initio-Rechnungen stellten die Forscher fest, dass die Fluoratome nicht rein ionisch an die umgebenden Calciumatome gebunden sind, sondern über eine Mischform aus kovalenter und Ionenbindung. Dies scheint eine der Hauptursachen für die besondere Kariesresistenz der Haizähne zu sein.

Angewandte Chemie: Presseinfo 51/2013

Autor: Yuichi Ikuhara, Tohoku University (Japan), http://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/en/research/researcher/y-ikuhara.html

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201307689

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany

To post a reply please login or register

Verwandte Artikel

Stille Gefahr Softdrink: Zucker und Säure greifen Zahnschmelz an

Köln – 23 Gramm Zucker nehmen Menschen in Deutschland pro Tag im Durchschnitt über Softdrinks zu sich. Cola, Limo & Co. liegen voll im Trend. Mit ...

Zahnschmerz adé: Tipps für schnelle Linderung und nachhaltige Prävention

Dresden – Ein plötzlicher Stich beim Kauen, ein dumpfes Pochen in der Nacht – Zahnschmerzen kommen oft unerwartet und können den Alltag zur Qual ...

Zahnschmelz des Pandas als Maßstab für Zahnersatz

BERKELEY, USA – Amerikanische und chinesische Forscher fanden heraus, dass sich der Zahnschmelz von Pandas zu einem gewissen Grad selbst regenerieren ...

Aufklärung und Austausch am Fuße des Kilimandscharo im Zeichen der Zahngesundheit

Darmstadt – Im Oktober reiste Wolfgang Dezor, Vorstandsvorsitzender des Vereins für Zahnhygiene e.V., nach Tansania. Im Gepäck hatte er Informations- ...

Upgrade der Leitlinie „Diagnostik und Therapie des Schnarchens“

DÜSSELDORF - Die nach den Regularien der AWMF (Arbeitsgemeinschaft der Wissenschaftlichen Medizinischen Fachgesellschaften) erstellte Leitlinie zu dem ...

Zahnärztemangel – auf dem Land und in der Stadt

ESCHBORN - Dem Ärztemangel folgt der Zahnärztemangel. Das gilt nicht nur für den ländlichen Raum und die zahnärztliche Versorgung ...

Prof. Dr. Dr. Peter Proff ist der neue Präsident der DGZMK

Düsseldorf – Mit der feierlichen Übergabe des Staffelstabs hat Prof. Dr. Dr. Peter Proff das Amt des Präsidenten der Deutschen Gesellschaft für Zahn-,...

Tag der Zahngesundheit 2025 widmet sich ganz der Rolle des Speichels

Frankfurt/Main – Demonstratives Ausspucken oder (schlimmer noch) jemanden anzuspucken – das sind eindeutige Zeichen tiefster Missachtung. Wer anderen ...

Neuartiges Material ahmt natürlichen Zahnschmelz erfolgreich nach

Nottingham – Der natürliche Zahnschmelz ist das härteste biologische Material im menschlichen Körper. Trotz seiner geringen Dicke von nur wenigen ...

„Wer nach Palma de Mallorca kommt, reist in Richtung Zukunft der digitalen Zahnmedizin“

Im kommenden Jahr bringt exocad, ein Unternehmen von Align Technology, die globale dentale Community erneut zu exocad Insights zusammen. Unter dem Motto ...

Fortbildung

Live-Webinar
Mo. 22. Dezember 2025
19:00 Uhr CET (Berlin)