Die Natur ist der beste Architekt – und eines ihrer Meisterwerke ist unser Zahnschmelz. Die Schutzschicht auf den Zähnen bewahrt uns vor Zahnschmerzen und anderem Übel. Doch der Aufbau des Zahnschmelzes und seine wahren Stärken sind nur unter dem Mikroskop zu erkennen. Wir erklären, warum der Zahnschmelz so hart und so faszinierend ist und wie wir ihn beim Schutz unserer Zähne unterstützen können.

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Der Zahnschmelz und seine Aufgaben

Der Zahnschmelz bildet die äußere Schicht des Zahns und schützt die Zahnkrone vor Einflüssen wie starken Temperaturschwankungen und Bakterien. Unter dem Zahnschmelz liegt das Dentin, das sogenannte Zahnbein. Je tiefer es in Richtung Wurzel geht, desto empfindlicher wird der Zahn.

Fakten zum Zahnschmelz: Unser Zahnschmelz besteht zu 96 Prozent aus Hydroxylapatit. Das kristalline Material setzt sich aus Kalzium, Phosphat und  Hydroxygruppen zusammen. Es ist der Grundbaustein von Zähnen und Knochen und mit einer Mohshärte (relativer Härtewert von Mineralien und Metallen) von 5 die härteste Substanz im menschlichen Körper. Zum Vergleich: Eisen hat eine Mohshärte von 4,0.

Doch der Zahnschmelz ist gut auf äußere Einwirkungen vorbereitet. Er besteht aus einem dichten Netz winziger Kristallfasern, die nur 50 Millionstel Millimeter dick sind. Zusammen bilden sie eine Schutzschicht, die härter ist als Eisen. Das ist jedoch nicht die wahre Stärke des Zahnschmelzes.

Bahnbrechende Forschung aus Hamburg: Deshalb ist Zahnschmelz so stabil

Forscher am Institut für Keramische Hochleistungswerkstoffe der Technischen Universität Hamburg-Harburg wollten wissen, warum Zahnschmelz so stabil ist und machten den Test: Sie sägten winzige Stäbchen aus dem Zahnschmelz heraus und spannten sie in eine spezielle Biegeapparatur. Sie belasteten die Stäbchen, bis sie schließlich nachgaben und brachen. Doch die Zahnschmelzstäbchen gingen unter der Last nicht komplett zu Bruch.

Das Team um Prof. Dr. rer. nat. Gerold Schneider hat herausgefunden, dass sowohl die Härte und Festigkeit wie auch die Steifigkeit mit jeder hierarchischen Ebene – im Makrobereich-,Mikro- und Nano – zunimmt. Damit haben die Hamburger Wissenschaftler als erste eine Erklärung für die Wirkungsweise des hierarchischen Bauprinzips der Natur gefunden. „Der Schlüssel für die Stärke des Zahnschmelzes liegt in der Koexistenz harten und weichen Materials“, sagt Prof. Dr. Gerold Schneider. Dies ist zugleich die Grundlage für die Entwicklung neuer synthetischer Materialien mit viel versprechenden Eigenschaften, wie sie bisher nur in der Natur vorkommen. Quelle: Pressemitteilung Technische Universität Hamburg

Zwar ähnelt die Struktur der Stäbchen den Carbonfasern aus dem Flugzeugbau, doch der Zahnschmelz ist wesentlich fehlertoleranter als künstliche Werkstoffe. Das liegt an seinen verwobenen Strukturen. Unter dem Elektronenmikroskop stellten die Forscher fest, dass die Risse nicht gerade verliefen. Immer wieder wurden sie abgelenkt und teilweise sogar von Faserbündeln gestoppt. Werkstoffe wie Metall oder Keramik verfügen nicht über eine solch verwobene Struktur.

Das kann dem Zahnschmelz schaden

Dennoch ist Zahnschmelz nicht unverletzlich. Vor allem Säure kann Löcher in die komplexe Struktur reißen. Nach dem Verzehr von zuckerhaltigen Getränken oder Speisen löst die Säure wichtige Mineralien aus dem Zahnschmelz und macht den Zahn angreifbar, Mediziner nennen das Erosion. Bakterien haben dann leichtes Spiel, in das Innere vorzudringen und Schaden anzurichten. Die Folge sind Karieslöcher. In den meisten Fällen bekommen wir von dem Bakterienangriff nichts mit, denn im Zahnschmelz verlaufen keine Nerven.

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Nicht nur Säure gehört zu den Feinden des Zahnschmelzes. Zu festes Schrubben mit der Zahnbürste, Zähneknirschen im Schlaf und fehlerhafte Schließbewegungen im Ober- und Unterkiefer können Schmelz kosten. Hier sprechen Zahnärzte von der sogenannten Abrasion, also dem Abrieb von Zahnschmelz.

Erosion und Abrasion können sich ergänzen, wenn zum Beispiel Säure den Zahnschmelz aufweicht und den verstärkten Abrieb ermöglicht. Und ist der Zahnschmelz einmal verloren, kann er nicht mehr aufgebaut werden.

So können wir den Zahnschmelz schützen

Wir müssen also dafür sorgen, dass der Zahnschmelz unsere Zähne weiter beschützen kann. Auf dem Speiseplan können deshalb öfter Käse- und Milchprodukte stehen. Diese Lebensmittel enthalten viel Kalzium, das den Knochenaufbau unterstützt. Auch grünes Gemüse schmeckt den Zähnen.

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Auch beim Zähneputzen sollten wir an unseren Zahnschmelz denken. Eine fluoridhaltige Zahnpasta hilft dabei, den natürliche Schutzmantel des Zahns zu stärken.Und für Power-Schrubber gilt: Mit etwas mehr Gefühl putzt es sich gesünder!

Hilfe für den Zahnschmelz aus der Zahnarztpraxis

Unterstützung bekommt der Zahnschmelz auch in der Zahnarztpraxis. Die Professionelle Zahnreinigung sorgt für saubere Verhältnisse im Mund und entfernt Bakterien, die am Zahnschmelz knabbern. Zusätzlich kann der Zahnarzt mit einer Fluoridierung das stabile Netz auf die nächsten Bakterienattacken vorbereiten.

Wichtig ist, dass Sie auf Ihren Zahnschmelz aufpassen! Auch wenn Sie ihn nicht sehen und spüren – er ist da und beschützt die Zähne. Der Kampf ist jedoch aussichtslos, wenn Sie ihn dabei nicht unterstützen.