Diese Fische haben die härtesten Zähne der Welt
"Wenige Zähne sind härter und starrer als die von Papageienfischen", sagt Hauptautor Dr. Matthew Marcus vom Lawrence Berkeley National Laboratory in Kalifornien. So fressen die untersuchten stockfischartigen Papageienfische mit dem Namen Chlorurus microrhinos Teile der Korallen ab, um die darin enthaltenen organischen Materialien aufzunehmen. Dafür haben die Fische zwei Zahn-Sets: eins zum Abbeißen der Korallen und eins im Rachen zum Mahlen und Kauen des abgebissenen Materials.
Um herauszufinden, was diese Zähne so widerstandsfähig macht, haben die Forscher zunächst ihre mechanischen Eigenschaften auf Nano-Ebene gemessen. Danach führten sie chemische Analysen durch, darunter eine Rasterelektronenmikroskopie mit energiedispersiver Röntgenanalyse und eine Elektronenstrahl-Mikroanalyse.
Dabei ist nicht das Material selbst so besonders, sondern die Anordnung der Zahnkristalle: Die emmaillierten Nanokristalle setzen sich zu zusammen, und diese Cluster sind wie Kett- und Schussfäden im Gewebe verwoben. Die Fasern nehmen allmählich von 5 μm nach hinten auf 2 μm an der Spitze ab, und diese Verringerung der Größe macht die Zahnstruktur den Forschern zufolge so hart.
"Die Ergebnisse zeigen auch, dass sich in der Natur komplexe Strukturen entwickelt haben, um spezialisierte, außergewöhnliche Funktionen auszuführen, wie das Abbeißen der Korallen - mit einfachen, simplen Materialien", sagte Marcus gegenüber nanotechweb.org. "Von Menschen entwickelte Materialien dagegen tun gewöhnlich das Gegenteil - das heißt, wir verwenden High-Tech-Materialien mit einer sehr einfachen Struktur."
Nach Ansicht der Forscher könnten die in der Studie verwendeten Techniken eingesetzt werden, um den Aufbau menschlichen Knochens sowie die Zähne besser zu verstehen und im Anschluss neue biomimetische Materialien zu entwickeln.
Parrotfish Teeth: Stiff Biominerals Whose Microstructure Makes Them Tough and Abrasion-Resistant To Bite Stony CoralsMatthew A. Marcus*, Shahrouz Amini, Cayla A. Stifler, Chang-Yu Sun, Nobumichi Tamura, Hans A. Bechtel, Dilworth Y. Parkinson, Harold S. Barnard†, Xiyue X. X. Zhang, J. Q. Isaiah Chua, Ali Miserez, and Pupa U. P. A. Gilbert, in:
ACS Nano
, Article ASAP, DOI: 10.1021/acsnano.7b05044, Publication Date (Web): October 20, 2017
