Zahnschmelz Struktur und Zusammensetzung in 3-D-Nano-Karten aufgedeckt

Mit der nanoskaligen Technologie haben Forscher erstmals detaillierte 3-D-Karten zur Zusammensetzung und Struktur von reifem menschlichem Zahnschmelz erstellt. Die Karten zeigen die Position von Atomen, die für den Prozess der Karies entscheidend sind.
Die neue Studie liefert detaillierte Informationen über wichtige Spurenionen in der zähen Struktur des Zahnschmelzes.

Das Team von Material- und Strukturingenieuren und Zahnärzten - von der Universität von Sydney in Australien - produzierte die 3D-Karten mit einer relativ neuen Mikroskopietechnik, der sogenannten Atomsonden-Tomographie.

Die Forscher beschreiben ihre Arbeit in einem in der Zeitschrift veröffentlichten Artikel Wissenschaft Fortschritte und schlagen vor, es sollte helfen, Mundhygiene zu verbessern und Karies oder Karies zu verhindern.

Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) haben 60-90 Prozent der Schulkinder und fast 100 Prozent der Erwachsenen weltweit Zahnkaries, die durch die fortschreitende Auflösung des Zahnschmelzes entstehen.

Der menschliche Zahnschmelz ist das härteste Gewebe im Körper. Es schützt die Zähne vor dem täglichen Mahlen und Kauen sowie vor chemischen Angriffen.

Wissenschaftler haben bereits festgestellt, dass die mechanische Festigkeit und die Beständigkeit gegen Ermüdung von Zahnschmelz von seiner komplexen hierarchischen Struktur von regelmäßig angeordneten Bündeln von Hydroxyapatit (HAP) -Nanodrähten herrührt.

Potenzial für neue Behandlungen zum Schutz des Zahnschmelzes

Die neue Studie liefert detaillierte Informationen über wichtige Spurenionen in der zähen Struktur des Zahnschmelzes.

• Die Kariesrate ist in den Vereinigten Staaten in den letzten 40 Jahren deutlich zurückgegangen, außer bei Kleinkindern, wo sie seit kurzem wieder auferstehen
• 42 Prozent der US-Kinder im Alter von 2-11 haben einen Zerfall ihrer Milchzähne
• 92 Prozent der US-Erwachsenen im Alter von 20 bis 64 Jahren hatten Karies in ihren bleibenden Zähnen; 26 Prozent haben einen unbehandelten Verfall.

Senior Autorin Julie Cairney, Ingenieurin für Materialien und Strukturen und Professorin an der Fakultät für Ingenieurwissenschaften und Informationstechnologien in Sydney, sagt:

"Die Struktur des menschlichen Zahnschmelzes ist extrem kompliziert und obwohl wir wussten, dass Magnesium-, Carbonat- und Fluoridionen die Eigenschaften des Zahnschmelzes beeinflussen, waren Wissenschaftler noch nie in der Lage, seine Struktur mit einer ausreichend hohen Auflösung oder Definition zu erfassen."

Einer der Schlüsselbefunde des Teams umfasst die magnesiumreichen Regionen zwischen den Hydroxyapatit-Nanostäbchen, die die Struktur des Zahnschmelzes bilden.

Prof. Cairney sagt, dass dies der erste direkte Beweis dafür ist, dass eine amorphe Magnesium-reiche Calciumphosphatphase eine wesentliche Rolle bei der Steuerung des Verhaltens von Zähnen spielt. Eine solche Phase wurde bereits vorgeschlagen, jedoch ohne Beweise.

Einer der leitenden Forscher der Studie, Dr. Alexandre La Fontaine vom Australischen Zentrum für Mikroskopie und Mikroanalyse in Sydney, sagt:

"Die Kartierung hat das Potenzial für neue Behandlungen rund um den Schutz gegen die Auflösung dieser spezifischen amorphen Phase."

Eine weitere wichtige Entdeckung war, dass das Team auch "nanoskalige Klumpen" organischen Materials in der 3D-Struktur sehen konnte.

Die Anwesenheit von organischen Klumpen deutet darauf hin, dass Proteine ??und Peptide in unterschiedlichen Mustern im gesamten Zahnschmelz auftreten, anstatt entlang der Nanostäbchen-Grenzflächen, wie bisher angenommen.

"Das neue Verständnis, wie Zahnschmelzformen auch in der Remineralisationsforschung von Zähnen helfen werden."

Dr. Alexandre La Fontaine

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