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Wiederherstellung des Zahnschmelzes

14.12.2019

Zahnschmelz ist die härteste Substanz im menschlichen Körper, die leider unersetzlich ist. Weltweit leiden täglich Milliarden von Menschen an schleichender Karies, die durch den Verlust des Zahnschmelzes entsteht. Lange Zeit galt dieser Prozess als irreversibel, doch eine neue Studie gibt der Menschheit die Chance, die Zahngesundheit deutlich zu verlängern.

Chinesische Wissenschaftler der Universität Zhejiang haben eine flüssige Mischung entwickelt, die die äußere Schicht des beschädigten Zahnschmelzes effektiv wiederherstellen kann. Dazu verwendeten sie ein Material, das den natürlichen Prozess der Mineralisierung der Schutzhülle unserer Zähne nachahmt.

Zahnschmelz entsteht durch den Prozess der Biomineralisation. Ameloblasten genannte Zellen scheiden Proteine aus, die sich schließlich verhärten und eine harte Beschichtung auf den weicheren Teilen des Zahns bilden. Das Problem ist, dass solche Zellen nur während der Entwicklung von Zähnen leben und daher „reifen“ Zähnen praktisch die natürliche Fähigkeit zur Selbstheilung fehlt.

Ein Material, das aus Calciumphosphat-Ionenclustern besteht, kann verwendet werden, um eine Schmelzvorläuferschicht zu bilden. Das bedeutet, dass künstliche Maßnahmen ein Schmelzkristallwachstum induzieren können, das einen ähnlichen natürlichen Prozess nachahmt. Der praktische Beweis ihrer Worte waren neuartige Cluster der berüchtigten Calciumphosphat-Ionen (CPIC) mit einem Durchmesser von nur 1,5 Teilen eines Nanometers (das ist etwa ein Milliardstel Meter).

Es scheint, dass solche winzigen Partikel keinen praktischen Nutzen haben können. Allerdings wurden sie nach der Synthese in einer Ethanollösung mit Trimethylanin stabilisiert, was ebenfalls ein Zusammenkleben der Cluster verhindert. Das resultierende gelartige Material wurde auf menschliche Zähne aufgetragen und ein Wunder geschah: Künstliche Kristalle verschmolzen erfolgreich mit den Resten des Zahnschmelzes zu einem einzigen Ganzen, das vom ursprünglichen Zahngewebe nicht zu unterscheiden war. In nur 48 Stunden wurde eine harte Schicht gebildet, deren Dicke 2,8 Mikrometer erreichte.

Die resultierende Hülle ist hundertmal dünner als natürlicher Zahnschmelz. Die Wissenschaftler sind jedoch zuversichtlich, dass das wiederholte Auftragen der Lösung die Dicke der Schicht erhöht und sie auf einen akzeptablen Wert aufbaut - es ist nur eine Frage der Zeit und mehrerer Wiederholungen. Künstlich gewachsener Zahnschmelz hat die gleiche Struktur und die gleichen mechanischen Eigenschaften wie natürlicher Zahnschmelz.

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Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

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Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Das Hauptproblem des Anbaus von Pflanzen im Weltraum gelöst 18.09.2022

Das Haupthindernis für Space Farming ist der Mangel an ausreichend Sonnenlicht. Doch Wissenschaftler haben eine Lösung für dieses Problem gefunden – die gute alte Elektrizität und Chemie helfen den Landwirten der Zukunft.

Ohne die erforderliche Menge an Sonnenlicht ist der Prozess der Photosynthese unmöglich. Und damit die Aufnahme von Kohlendioxid, das Bestandteil der Luft ist. Bis vor kurzem stellte dies den Anbau von Pflanzen auf dem Mond oder auf dem Mars in Frage.

Aber jetzt haben Wissenschaftler eine neue Methode entwickelt, um Pflanzen ohne natürliches Licht anzubauen. Es besteht aus der Verwendung von Elektrizität und chemischem Dünger, um den Prozess der Photosynthese anzutreiben.

Feng Jiao, Elektrochemiker an der University of Delaware, USA, führte eine Reihe von Tests mit Pilzen, Algen, Hefe und Salat durch. Zunächst wuchsen die Testpflanzen nicht unter Bedingungen ohne Sonnenlicht, aber der Wissenschaftler beschloss, sie mit Acetaten zu füttern, und alles war erfolgreich.

Der Forscher fand heraus, dass Pflanzen Acetat aufnehmen und mit Hilfe von künstlichem Licht in Zucker und Aminosäuren umwandeln können.

Die Idee, Strom als Ersatz für natürliches Licht zu nutzen, ist nicht neu. Das Space Crop Program der NASA hat eine lange Tradition in der Zucht von Algen mit künstlichem Licht, aber diese Pflanzen können nicht alle pflanzlichen Nahrungsmittel für Astronauten ersetzen.

Joya Massa schlägt vor, dass Astronauten bei den ersten Missionen zum Mars Nahrung von der Erde mitbringen und dann in der Lage sein werden, ein hybrides Schema zu erstellen. Darüber hinaus könnte Jiaos Forschung angesichts der ständig wachsenden Bevölkerung des Planeten, die Nahrung benötigt, auf der Erde nützlich sein.

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