Forscher erschaffen "künstlichen Zahn" im Labor

28. September 2015, 18:55
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Schweizer Forschern gelang Nachahmung komplexer Feinstruktur von biologischen Verbundmaterialien

Zürich – Mit einem neuen Verfahren haben Forscher in der Schweiz einen künstlichen Zahn erschaffen, der bezüglich Aufbau und Härte dem Vorbild sehr nahe kommt. Mit der bereits patentierten Technik würden sich aber auch Elektronikbausteine herstellen lassen.

Zähne und Muschelschalen gehören zu den langlebigsten Materialien in der Natur. Diese Verbundmaterialien bestehen aus verschiedenen Lagen, in denen zahlreiche Mikroplättchen jeweils in gleicher Richtung angeordnet sind.

Das Team um André Studart von der ETH Zürich hat nun ein Verfahren entwickelt, mit dem sich solch ein mehrschichtiges, zähes Material künstlich herstellen lässt. Dazu verwenden die Forscher winzige, magnetisierte Mikroplättchen aus Aluminiumoxid, wie sie im Fachjournal "Nature Materials" berichten.

"Zahnschmelz" mit Glaspartikeln

Für den "Zahnschmelz" fügten sie noch Glaspartikel hinzu. Das Stoffgemisch werde in einen Gipsabdruck eines beliebigen Objekts gegossen. Die Poren der Gipsform würden den flüssigen Anteil dieser Suspension langsam aufsaugen und das Material verfestige sich von außen nach innen. Einen schichtartigen Aufbau erlange man durch das Anlegen eines Magnetfels während des Gießens, dessen Richtung sich in regelmäßigen Zeitabständen ändert, so die Forscher.

Die Struktur werde dann bei 1.600 Grad Celsius "gebrannt" und die Poren schließlich mit einem in der Zahnmedizin verwendeten Kunststoff aufgefüllt. Wie bei einem echten Zahn istsei die Oberfläche des Kunstzahns dank beigefügten Glaspartikeln hart und komplex strukturiert, während die darunter liegende Schicht ohne Glaspartikel weicher sei, so die Wissenschafter.

Unschöner Ersatz

"Das für den Kunstzahn erhobene Profil für Härte und Zähigkeit deckt sich genau mit demjenigen eines natürlichen Zahnes", schreibt Studart. Das Material sei daher für die Zahnmedizin geeignet. Die Methode mit den magnetisierten Keramikplättchen ließen die Forscher patentieren.

Damit sei der Nachweis gelungen, dass sich die natürliche Feinstruktur eines Zahnes im Labor nachbilden lasse, so Studart. Für einen Einsatz als Zahnersatz müsse man das Aussehen jedoch stark optimieren. Derart hergestellte Verbundmaterialien ließen sich aber auch in der Elektronik einsetzen, wenn etwa anstelle der Aluminiumoxid-Plättchen Kupferplättchen verwendet würden. (APA, 28.9.2015)

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