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Forscher präsentieren ein technisches Analogon des Zahnschmelzes – ein ideales Modell für die Entwicklung biomimetischer Materialien –, das die Zusammensetzung und Struktur der harten, mineralisierten Außenschicht biologischer Zähne nachahmt.

Der natürliche Zahnschmelz ist das härteste biologische Material im menschlichen Körper. Er ist bekannt für seine Härte und Viskoelastizität, außerdem weist Zahnschmelz eine außergewöhnliche Widerstandsfähigkeit gegen Beschädigungen auf, obwohl er nur wenige Millimeter dick ist.

Die ungewöhnliche Kombination von Eigenschaften des Zahnschmelzes ist ein Produkt seiner hierarchischen Architektur – einer komplexen Struktur, die hauptsächlich aus Hydroxyapatit-Nanodrähten besteht, die durch eine amorphe intergranulare Phase (AIP) aus Magnesium-substituiertem amorphem Calciumphosphat miteinander verbunden sind.

Hewei Zhao und Kollegen stellen nun einen technischen Zahnschmelz vor, der die wesentliche hierarchische Struktur auf mehreren Ebenen enthält. Der künstliche Zahnschmelz (ATE) wurde unter Verwendung von AIP-beschichteten Hydroxylapatit-Nanodrähten hergestellt, die durch bidirektionales Einfrieren in Gegenwart von Polyvinylalkohol ausgerichtet wurden. Laut Autoren ermöglichte dieses Verfahren die Entstehung atomarer, nanoskaliger und mikroskaliger Strukturen, die auch im natürlicher Zahnschmelz vorkommen.

In einer Reihe von Tests konnten die Forscher nachweisen, dass das ATE-Nanokomposit gleichzeitig eine hohe Steifigkeit, Härte, Festigkeit, Viskoelastizität und Zähigkeit aufweist. Diese übertrafen sowohl die Eigenschaften des menschlichen Zahnschmelzes als auch die von zuvor hergestellten Materialien.

Quelle: scitechdaily