Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Damit sie auch morgen noch zubeißen - Wissenschaftler untersuchen Haifischzähne

27.07.2012
Und der Haifisch, der hat Zähne… – aber was für welche: Wissenschaftler der Universität Duisburg-Essen (UDE) und des Max-Planck-Instituts für Eisenforschung (MPIE) in Düsseldorf haben die Zahnstrukturen bei Hai und Mensch analysiert und dabei Erstaunliches festgestellt: Obwohl die Beißer des Raubtiers zu hundert Prozent Fluoride enthalten, also das Mineral, das niedrigdosiert in Zahncremes steckt, sind sie nicht härter als unsere.

Dass die Nano- und Werkstoffwissenschaftler ausgerechnet Haien auf den Zahn fühlen, ist kein Zufall. „Das wollte ich schon lange einmal tun“, betont Matthias Epple, Professor für Anorganische Chemie.

„Wir beschäftigen uns an der UDE seit Jahren mit der Biomineralisation. Dabei geht es um die Frage, was anorganische Mineralien in biologischen Systemen, also Zähnen, Knochen, Muschelschalen, bewirken. Haie besitzen bekanntlich einen Zahnschmelz aus dem sehr harten Mineral Fluorapatit. Bislang hat den aber noch kein Forscher mit modernen High-end-Methoden aus Chemie und Physik analysiert.“

Das haben Epple und sein Düsseldorfer Kollege Professor Dierk Raabe zusammen mit Dr. Oleg Prymak und Joachim Enax nun nachgeholt. Den Großteil der Arbeiten führten sie an der UDE durch. Am Max-Planck-Institut fanden insbesondere die mechanischen Messungen statt.

Für die Studie nahmen die Forscher die Zähne des Kurzflossen-Mako und des Tigerhais buchstäblich auseinander – diese Arten fressen ihr Beutefleisch nämlich unterschiedlich. Mithilfe des Rasterelektronenmikroskops und der Röntgenbeugung schauten sie sich Anordnung, Größe und Natur der Fluorapatit-Kristalle an, über die mechanischen Messungen prüften sie die Härte lokal in kleinen Bereichen.

Obwohl der Mako das Fleisch seiner Beute reißt und der Tigerhai es schneidet, ist der chemische und kristalline Aufbau ihrer Zähne nahezu identisch, stellten Epple und seine Kollegen fest. Im Inneren ist elastisches Dentin, und das Äußere ist hochmineralisiert.

So könnte man eigentlich getrost davon ausgehen, dass Haifischzähne härter sind als unsere. „Menschlicher Zahnschmelz besteht aus einem etwas weicheren Mineral, dem Hydroxylapatit, der übrigens ebenfalls in Knochen vorkommt.“ Doch zur Überraschung der Forscher ergaben die Vergleichsuntersuchungen an einem menschlichen Zahn: Er ist genauso robust wie der des gefürchteten Raubtieres.

„Das liegt an der besonderen Mikro- und Nanostruktur unserer Zähne, in denen Kristallnadeln durch besondere Anordnung und Verkleben mit Proteinen verhindern, dass ein Bruch durch den ganzen Kristall läuft“, so der Professor, der auch dem Center for Nanointegration Duisburg-Essen (CENIDE) der Uni angehört. Die Natur hat das übrigens bei allen Lebewesen ähnlich eingerichtet: Wären Zähne nämlich komplett mineralisch, so drohten sie zu zersplittern.

Ihre Arbeiten setzen die Wissenschaftler nun fort, etwa an Haien unterschiedlichen Alters. Und sie experimentieren damit, die Strukturen nachzubauen – für den Zahnersatz von morgen. „Es wäre toll, wenn man irgendwann Zähne mit einem Material restaurieren könnte, das viel natürlicher ist als die heutigen Behelfslösungen.“

Bis dahin muss sich der Mensch wohl damit abfinden, dass Haie dennoch die besseren Zähne haben: Diese wachsen immer wieder nach und bekommen keine Löcher. „Das mag am Fluorapatit liegen, aber auch am Wechselgebiss, das fortlaufend durch das Meerwasser umspült wird“; sagt Matthias Epple. „Nicht zu vergessen: Haie futtern keinen Zucker.“

Die Forschungsergebnisse sind in der aktuellen Ausgabe des Journal of Structural Biology, 178 (2012), veröffentlicht.
DOI http://dx.doi.org/10.1016/j.jsb.2012.03.012

Weitere Informationen: Prof. Dr. Matthias Epple, Universität Duisburg-Essen,
Tel. 0201/183-2413, matthias.epple@uni-due.de

Ulrike Bohnsack | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-due.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Proteine entdecken, zählen, katalogisieren
28.06.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chemisches Profil von Ameisen passt sich bei Selektionsdruck rasch an
28.06.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Schnelles und umweltschonendes Laserstrukturieren von Werkzeugen zur Folienherstellung

Kosteneffizienz und hohe Produktivität ohne dabei die Umwelt zu belasten: Im EU-Projekt »PoLaRoll« entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen gemeinsam mit dem Oberhausener Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheit- und Energietechnik UMSICHT und sechs Industriepartnern ein Modul zur direkten Laser-Mikrostrukturierung in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Ziel ist es, mit Hilfe dieses Systems eine siebartige Metallfolie als Demonstrator zu fertigen, die zum Sonnenschutz von Glasfassaden verwendet wird: Durch ihre besondere Geometrie wird die Sonneneinstrahlung reduziert, woraus sich ein verminderter Energieaufwand für Kühlung und Belüftung ergibt.

Das Fraunhofer IPT ist im Projekt »PoLaRoll« für die Prozessentwicklung der Laserstrukturierung sowie für die Mess- und Systemtechnik zuständig. Von den...

Im Focus: Das Auto lernt vorauszudenken

Ein neues Christian Doppler Labor an der TU Wien beschäftigt sich mit der Regelung und Überwachung von Antriebssystemen – mit Unterstützung des Wissenschaftsministeriums und von AVL List.

Wer ein Auto fährt, trifft ständig Entscheidungen: Man gibt Gas, bremst und dreht am Lenkrad. Doch zusätzlich muss auch das Fahrzeug selbst ununterbrochen...

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Marine Pilze – hervorragende Quellen für neue marine Wirkstoffe?

28.06.2017 | Veranstaltungen

Willkommen an Bord!

28.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

EUROSTARS-Projekt gestartet - mHealth-Lösung: time4you Forschungs- und Entwicklungspartner bei IMPACHS

28.06.2017 | Unternehmensmeldung

Proteine entdecken, zählen, katalogisieren

28.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Scheinwerfer-Dimension: Volladaptive Lichtverteilung in Echtzeit

28.06.2017 | Automotive