Magnesium organiseert kristallisatie in tandglazuur

Tandglazuur, het hardste materiaal in het menselijk lichaam bestaat bij de gratie van magnesiumionen. Deze deeltjes treden op als de regisseurs van de mineralisatie die essentieel is voor de hardheid van het materiaal. Een multidisciplinair onderzoeksteam van de University of Sydney in Australië concludeert dat nadat het de structuur van het glazuur op een menselijke kies atoom voor atoom heeft bekeken (Science Advances, 7 september).

De onderzoekers sneden het glazuur aan de buitenkant van de kies in ragfijne naaldjes, duizend keer dunner dan een haar. Die plaatsten zij in een speciaal apparaat en stelden ze bloot aan korte intense laserpulsen, terwijl ze er een hoge elektrische spanning op zetten. Zo maakten zij één voor één geladen atomen vrij uit het materiaal, waarvan ze de identiteit vervolgens in een massaspectrometer konden bepalen. Op deze manier konden ze precies de atomaire structuur van het glazuur in kaart brengen. In totaal identificeerden zij met dit monnikenwerk de positie van wel 400 miljoen atomen in het glazuur.

Op de gegenereerde atoomkaart zagen zij duidelijk de nanovezels terug van hydroxyapatiet, waaraan tandglazuur zijn stevigheid verleent. Dit mineraal vormt wel 96 procent van het glazuur. Daartussen zit organisch materiaal (voornamelijk eiwitten), water, en niet gekristalliseerd calciumfosfaat dat nodig is voor de aangroei van het hydroxyapatiet. In deze ruimtes tussen de nanovezels zitten veel magnesiumionen, die er volgens de onderzoekers voor zorgen dat de calciumfosfaat-oplossing tussen de nanovezels stabiel blijft.

In de normale situatie ontstaat er een stabiel evenwicht van groei en afbraak van hydroxyapatiet. Zuuraanvallen door de groei van bacteriële plaque aan het tandoppervlak verstoort deze balans tijdelijk , maar als de zuurgraad weer stijgt komt de remineralisatie op gang. De Australiërs vermoeden dat fluoride-ionen in het tandglazuur dezelfde organiserende rol op zich kunnen nemen als magnesium, wat verklaart waarom poetsen met fluoridetandpasta beginnende gaatjes kan helen.