19.06.2015 · Fachbeitrag · Biologie

Das Geheimnis der Vorspannung: Deshalb ist Dentin so stabil

| Anders als Knochen kann Dentin Risse oder Brüche weder reparieren noch heilen. Innere Spannungen sorgen aber dafür, dass Schäden nicht entstehen oder begrenzt bleiben. Dies erklärt auch, warum künstlicher Zahnersatz weniger belastbar ist als gesunde Zahnsubstanz: Keramische Materialien sind einfach zu „passiv“ gegenüber Belastung, da ihnen die inneren Mechanismen fehlen, die der natürlichen Zahnsubstanz zu Stabilität verhelfen. |

Studie untersuchte die Nanostrukturen von Dentin

Bislang war unklar, warum Dentin so belastbar ist. Ein Team um Dr. Paul Zaslansky am Julius Wolff Institut der Berliner Charité hat nun die Nano-strukturen von Dentin analysiert. Mineralische Nanopartikel sind demnach in ein dichtes Netz aus Kollagenfasern eingebettet. Ziehen sich diese Strukturen zusammen, werden die Mineralteilchen komprimiert. Die dabei entstehenden inneren Spannungen erhöhen die Belastbarkeit der Biostruktur. Das Wissen um innere Vorspannungen wird in den Ingenieurwissenschaften bewusst eingesetzt, um Materialien für technische Anwendungen gezielt zu verstärken. Die Biologie kennt diesen Trick offenbar schon viel länger und wendet ihn in unseren Zähnen an.

Faktoren für eine dauerhafte Belastbarkeit von Zähnen

Einblick in die winzigen Strukturen haben die Forscher durch die Arbeit an wissenschaftlichen Großgeräten erhalten, die hochbrillante Strahlung von Tetrahertz- bis in den Röntgenbereich erzeugen ‒ die Synchrotronquelle BESSY II des Helmholtz-Zentrums Berlin und die ESRF (European Synchrotron Radiation Source) in Grenoble. Die Messungen zeigen, wie die Spannung der Mineralpartikel zunimmt, wenn die Strukturfasern schrumpfen. „Dieser Mechanismus trägt dazu bei, das Entstehen von Rissen zu verhindern. Die Art und Weise der Kompression sorgt zudem dafür, dass die innersten Bereiche des Zahns und damit die empfindliche Pulpa weitgehend vor Schäden geschützt bleiben“, erklärt Dr. Paul Zaslansky vom Julius Wolff Institut der Charité.