Harte Beißer
Forscher entschlüsseln das Geheimnis der Stabilität des Zahnschmelzes
Ein komplexes Schichtsystem verleiht dem Zahnschmelz seine enorme Belastbarkeit. Das haben Wissenschaftler um Gerold Schneider von der Technischen Universität Hamburg-Harburg herausgefunden. „Der Schlüssel für die außergewöhnlichen Eigenschaften des Zahnschmelzes liegt in der Koexistenz von harten und weichen Materialien“, erklärt Schneider. Auf die Spur kamen die Forscher dem Geheimnis der Feinstruktur des Zahnschmelzes mit Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie, berichtet die Technische Universität Hamburg-Harburg.
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Zahnschmelz bildet die äußerste Schicht der Zähne und gilt als eine der härtesten biologischen Materialien. Nun konnten die Wissenschaftler die Hintergründe für diese erstaunliche Widerstandsfähigkeit aufzeigen. Dafür erfasste das Forscherteam zunächst systematisch Daten zur Belastbarkeit und Struktur des Zahnschmelzes. Mit einem Rasterelektronenmikroskop erforschten sie das Gefüge sowie die einzelnen Ebenen im Makro-, Mikro- und Nanobereich.
Dabei erkannten die Forscher, wie die komplexe Anordnung des Materials seine mechanischen Eigenschaften beeinflusst. Ein hierarchischer Aufbau aus Materialien unterschiedlicher Härte ist das grundlegende Geheimnis hinter der Leistungsfähigkeit des Zahnschmelzes. Je vernetzter diese Bestandteile sind, desto stabiler ist die Substanz. Sabine Bechtle, die maßgeblich am Forschungsprojekt beteiligt war, schwärmt von dem ästhetischen Aufbau des Zahnschmelzes. Unter 10.000-facher Vergrößerung zeigt der Querschnitt des Zahnschmelzes zunächst einzelne Fasern. In der nächsten Schicht folgen Faserbündel und schließlich ein Flechtwerk aus feinem Fasergewebe auf der Mikroebene. „Wir konnten feststellen, dass die höchste Steifigkeit und Festigkeit auf der Nanobebene vorzufinden ist“, sagt Bechtle.
Hohe Belastbarkeit von Werkstoffen ist in der Technik sehr gefragt. Nach dem Vorbild der Natur kann der Mensch enorm leistungsstarke Werkstoffe entwickeln. Die Wissenschaftler sehen in ihrer Entdeckung deshalb auch eine Grundlage für die Entwicklung synthetischer Materialien.
Gerold Schneider (Technische Universität Hamburg-Harburg) et al.: Pressemitteilung der Technischen Universität Hamburg-Harburg
ddp/wissenschaft.de – Theresa Klüber
