E2 Materialstruktur

Thema

Das Gebiss besteht aus mehreren Materialien mit jeweils sehr unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften, die zusammenwirken: Zahnschmelz, Dentin, Wurzelzement, Parodontalligament und Alveolarknochen.

Der Zahnschmelz ist das härteste Gewebe im menschlichen Körper: Er besteht fast vollständig aus Mineralien, hauptsächlich Hydroxylapatit, was ihn extrem widerstandsfähig gegen Krafteinwirkung und sehr kratz- und abriebfest macht.

Direkt unter dem Zahnschmelz liegt das Dentin, ein Gewebe, das deutlich elastischer und zäher als der Zahnschmelz ist. Das bedeutet, es kann Energie besser absorbieren, ohne zu brechen. Dank dieser höheren Elastizität und Zähigkeit wirkt das Dentin als Stoßdämpfer für die Stöße, die der viel härtere Zahnschmelz ins Zahninnere weiterleitet.

Weiter unten verbindet der Wurzelzement die Zahnwurzel mit dem Parodontalligament; seine Festigkeit liegt zwischen der des Zahnschmelzes und der der flexibleren Gewebe, die den Zahn von außen stützen. Das Parodontalligament, an dem der Wurzelzement befestigt ist, ist ein viskoelastisches Gewebe, das hauptsächlich aus Kollagen besteht und mit Abstand das flexibelste aller Gewebe im Zahnsystem ist. Während sich Zahnschmelz und Dentin unter Belastung kaum verformen, ist das Parodontalligament deutlich flexibler. Genau diese hohe Flexibilität ermöglicht es ihm, die Kaukräfte auf den Alveolarknochen zu verteilen, anstatt sie konzentriert weiterzuleiten. Dank dieser Flexibilität wirkt das Parodontalligament als Stoßdämpfer für das gesamte Zahnsystem: Es wandelt die akuten und plötzlichen Belastungen, die beim Kauen auf den Zahn einwirken, in zeitlich verteilte Belastungen um und kontrolliert die Mikrobewegungen des Zahnes im Alveolarknochen.

Zwischen Zahnschmelz und Dentin gibt es keinen abrupten Wechsel der mechanischen Eigenschaften – anders als beim plötzlichen Steifigkeitswechsel zwischen Zahnschmelz und Kompositfüllung –, sondern eine Schmelz-Dentin-Grenze, die als Gradientenzone fungiert: Steifigkeit und Härte verändern sich an dieser Grenze allmählich, anstatt sprunghaft von einem Wert zum anderen zu wechseln. Dieser allmähliche Übergang minimiert die Spannungskonzentration an der Grenze zwischen den beiden Geweben. Obwohl Zahnschmelz das härteste Gewebe im Zahnsystem ist, weist er eine geringe Bruchzähigkeit auf; das heißt, er bietet wenig Widerstand gegen die Ausbreitung eines einmal entstandenen Risses. Daher ist Zahnschmelz trotz seiner extremen Härte spröde und kann relativ leicht brechen, wenn ausreichend Spannung an einem Punkt konzentriert wird. Dies unterscheidet ihn deutlich von weicher oder leicht abnutzbarer Beschaffenheit. Diese Kombination aus extremer Härte und geringer Zähigkeit macht das Gleichgewicht zwischen den verschiedenen Materialien des Zahnsystems – vom äußerst starren Zahnschmelz bis zum äußerst flexiblen Parodontalligament – ​​so wichtig, damit sich die mechanischen Eigenschaften der einzelnen Gewebe ergänzen und keine Spannung an einem Punkt konzentriert wird.

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