Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Dem Geheimnis des Zahnschmelzes auf der Spur

19.08.2010
Wissenschaftlerteam der TU Hamburg entschlüsselt außergewöhnliche Eigenschaften
Leading Opinion Paper in Fachzeitschrift Biomaterials

Zahnschmelz nimmt eine Spitzenstellung in der Härteskala biologischer Materialien ein. In langjährigen Forschungsarbeiten gelang es, dessen komplexe Struktur zu entschlüsseln, jedoch hat man den Grund für die einzigartige Härte, Festigkeit und Steifigkeit des Zahnschmelzes nicht finden können.

Einem Wissenschaftlerteam der TU Hamburg-Harburg ist es jetzt gelungen, diesem Geheimnis der Natur auf die Spur zu kommen. Als erste Forschergruppe weltweit haben sie die mechanischen Eigenschaften von der Nano- bis zur Makroebene sowohl gemessen als auch berechnet.

Ihre Ergebnisse sind in der aktuellen Ausgabe der auf diesem Fachgebiet führenden Zeitschrift „Biomaterials“ veröffentlicht worden.

Das Team um Prof. Dr.-Ing. 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.

„Unser Bericht ist sofort als ‚Leading Opinion Paper’ eingestuft und auf Anhieb und ohne Änderungen übernommen worden,“ sagt Prof. Dr.-Ing. Gerold Schneider und begründet den publizistischen Erfolg so: „Es ist das erste Mal, dass eine Forschergruppe derart systematisch die Eigenschaften eines biologischen Materials erfasst und bezüglich dessen hierarchischer Strukturierung analysiert hat.“ Der promovierte Maschinenbauer leitet an der TUHH das Institut für Keramische Hochleistungsstoffe und ist außerdem Koordinator des Landesexzellenzclusters „Integrated Materials Systems“ der Hansestadt Hamburg.

„Die Anerkennung der Fachwelt zeigt uns, dass wir auf diesem noch weitgehend unbekannten Feld offensichtlich auf dem richtigen Weg sind“, sagt Sabine Bechtle. Die Doktorandin forscht mit ihrer Kollegin Siang Fung Ang aus Malaysia seit 2008 am Institut für Keramische Hochleistungswerkstoffe auf diesem Gebiet und in enger Kooperation mit Wissenschaftlern der Universität in Otago/Neuseeland sowie der Universität von San Franzisko/USA. In ihren Dissertationen beschäftigen sich Bechtle und Ang mit hierarchisch strukturierten Werkstoffen, wozu außer Zahnschmelz beispielsweise auch Knochen und Perlmutt zählen. Das Hauptinteresse der Nachwuchswissenschaftlerinnen gilt dabei der grundsätzlichen Frage, ob und inwiefern hierarchische Strukturen die mechanischen Eigenschaften eines Materials beeinflussen. „Wir haben festgestellt, dass die höchste Steifigkeit und Festigkeit auf der Nanoebene vorzufinden ist“, sagt Bechtle. Die Berkeley-Stipendiatin aus Neckarsulm schwärmt von der Ästhetik, die jede dieser hierarchischen Ebenen auszeichnet. Unter dem Rasterelektronen-Mikroskop in 10 000-facher Vergrößerung betrachtet, zeigt der Querschnitt des Zahnschmelzes auf der untersten Ebene zunächst einzelne Fasern, es folgen Faserbündel und schließlich ein regelrechtes Flechtwerk: das Fasergewebe auf der Mikroebene.

Kontakte:

Prof. Dr.-Ing. Gerold Schneider
Institut für Keramische Hochleistungswerkstoffe
TU Hamburg-Harburg
Tel. 040/ 40428-78-3037
E-Mail: g.schneider@tuhh.de
Jutta K. Werner
Pressestelle
TU Hamburg-Harburg
Tel. 040/42878-4321
E-Mail: j.werner@tuhh.de

Jutta Katharina Werner | idw
Weitere Informationen:
http://www.tuhh.de

Weitere Berichte zu: Festigkeit Makroebene Steifigkeit Zahnschmelz

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen
09.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Wolkenbildung: Wie Feldspat als Gefrierkeim wirkt
09.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

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: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie