Neue Proteinmatrix soll Zahnschmelz und Dentin regenerieren
Abb. 1: Ausschnitt aus einer Abbildung aus der Studie: c) Darstellung der ELR-Beschichtung auf einem Abschnitt aprismatischen Zahnschmelzes und d) REM-Aufnahmen einer circa 10 μm dicken Apatitschicht auf aprismatischem Zahnschmelz (repräsentative Aufnahmen aus n = 3 unabhängigen Experimenten). e) Abbildung der ELR-Beschichtung auf einem Abschnitt prismatischen Zahnschmelzes und REM-Aufnahmen von prismatischem Zahnschmelz (f) vor und (g) nach der Remineralisierung (repräsentative Bilder aus n = 8 unabhängigen Experimenten pro Gruppe). h) Abbildung der ELR-Beschichtung auf der Dentinoberfläche und (i) REM-Aufnahmen einer circa 5 μm dicken Apatitschicht, die auf der Dentinoberfläche gewachsen ist (repräsentative Bilder aus n = 5 unabhängigen Experimenten). Die schematischen Darstellungen in (c, e, h) wurden von der wissenschaftlichen Illustratorin Leonora Martínez Nuñez angefertigt. [Hasan, A., Chuvilin, A., Van Teijlingen, A. et al., 2025], Leonora Martínez Nuñez- Abb. 1: Ausschnitt aus einer Abbildung aus der Studie: c) Darstellung der ELR-Beschichtung auf einem Abschnitt aprismatischen Zahnschmelzes und d) REM-Aufnahmen einer circa 10 μm dicken Apatitschicht auf aprismatischem Zahnschmelz (repräsentative Aufnahmen aus n = 3 unabhängigen Experimenten). e) Abbildung der ELR-Beschichtung auf einem Abschnitt prismatischen Zahnschmelzes und REM-Aufnahmen von prismatischem Zahnschmelz (f) vor und (g) nach der Remineralisierung (repräsentative Bilder aus n = 8 unabhängigen Experimenten pro Gruppe). h) Abbildung der ELR-Beschichtung auf der Dentinoberfläche und (i) REM-Aufnahmen einer circa 5 μm dicken Apatitschicht, die auf der Dentinoberfläche gewachsen ist (repräsentative Bilder aus n = 5 unabhängigen Experimenten). Die schematischen Darstellungen in (c, e, h) wurden von der wissenschaftlichen Illustratorin Leonora Martínez Nuñez angefertigt. [Hasan, A., Chuvilin, A., Van Teijlingen, A. et al., 2025], Leonora Martínez Nuñez
Wissenschaftler der Fakultät für Pharmazie und des Instituts für Chemie- und Umwelttechnik der Universität Nottingham haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam ein Material entwickelt, das das Potenzial besitzt, demineralisierten oder erodierten Zahnschmelz zu regenerieren. Dabei handelt es sich um eine „supramolekulare Proteinmatrix“, die die Forscher als „elastin-like recombinamers“ (ELRs) qualifizieren. Mithilfe dieses Materials wurde ein Gel entwickelt, das den menschlichen Zahnschmelz reparieren und regenerieren können soll.
Gel imitiert frühkindliche Zahnschmelzausbildung
Das neue, proteinbasierte Gel lässt sich schnell und einfach auf die Zähne auftragen, ähnlich wie herkömmliche Fluoridbehandlungen. Das Gel ahmt wichtige Eigenschaften der natürlichen Proteine nach, die das Wachstum des Zahnschmelzes im Säuglingsalter steuern.
Nach dem Auftragen bildet das Gel eine dünne, aber robuste Schicht, die den Zahn durchdringt und Löcher und Risse füllt. Anschließend dient es als Gerüst, das Kalzium- und Phosphationen aus dem Speichel aufnimmt und das kontrollierte Wachstum neuer Mineralien durch epitaktische Mineralisierung fördert. Dadurch können sich die neuen Mineralien organisieren und in das darunterliegende Gewebe integrieren (epitaktisch), wodurch die Struktur und die Eigenschaften des natürlichen, gesunden Zahnschmelzes wiederhergestellt werden.
Das neue Material kann auch auf freiliegendes Dentin aufgetragen werden und bildet eine schmelzähnliche Schicht auf dem Dentin, die ebenfalls eine Schutzwirkung entfalten soll.
Widerstandsfähig wie natürlicher Zahnschmelz
Die Forscher prüften das Gel auf seine Widerstandsfähigkeit gegen mechanische und chemische Belastungen in der Mundhöhle. Bei Zahnputztests, die etwa ein Jahr Zähneputzen simulieren sollten, war kein sichtbarer Verlust an der Mikrostruktur des remineralisierten Zahnschmelzes zu verzeichnen. Der neue Zahnschmelz zeigte ein ähnliches Verhalten wie das natürliche Pendant.
Auch die Tests von Säureangriffen und Zahnabrieb beim Kauen zeigten vergleichbare Ergebnisse. Insgesamt – so folgern die Studienautoren – zeigten die Tests, dass die ELR-Matrix in der Lage sei, eine remineralisierte Schicht zu bilden, die eine ähnliche oder höhere Beständigkeit gegen Abrieb, Bruch und Säureerosion aufweist wie der natürliche Zahnschmelz.
Komplettlösung für Schutz von Schmelz und Dentin?
Die Studienautoren sind optimistisch über das regenerative Potenzial ihrer neuen ELR-Matrix: „Diese Ergebnisse legen nahe, dass unsere Technologie potenziell eine Komplettlösung für die Regeneration des Zahnschmelzes unabhängig vom Grad der Zahnerosion bieten könnte. Unseres Wissens nach wurde die Fähigkeit, Schmelz aus verschiedenen anatomischen Bereichen des Zahns zu regenerieren – von aprismatischem Schmelz über prismatischen Schmelz bis hin zu freiliegendem Dentin – bisher noch nicht erreicht.“
Hasan, A., Chuvilin, A., Van Teijlingen, A. et al. Biomimetic supramolecular protein matrix restores structure and properties of human dental enamel. Nat Commun 16, 9434 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-64982-y.
Wissenschaftler der Fakultät für Pharmazie und des Instituts für Chemie- und Umwelttechnik der Universität Nottingham haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam ein Material entwickelt, das das Potenzial besitzt, demineralisierten oder erodierten Zahnschmelz zu regenerieren. Dabei handelt es sich um eine „supramolekulare Proteinmatrix“, die die Forscher als „elastin-like recombinamers“ (ELRs) qualifizieren. Mithilfe dieses Materials wurde ein Gel entwickelt, das den menschlichen Zahnschmelz reparieren und regenerieren können soll.
Gel imitiert frühkindliche Zahnschmelzausbildung
Das neue, proteinbasierte Gel lässt sich schnell und einfach auf die Zähne auftragen, ähnlich wie herkömmliche Fluoridbehandlungen. Das Gel ahmt wichtige Eigenschaften der natürlichen Proteine nach, die das Wachstum des Zahnschmelzes im Säuglingsalter steuern.
Nach dem Auftragen bildet das Gel eine dünne, aber robuste Schicht, die den Zahn durchdringt und Löcher und Risse füllt. Anschließend dient es als Gerüst, das Kalzium- und Phosphationen aus dem Speichel aufnimmt und das kontrollierte Wachstum neuer Mineralien durch epitaktische Mineralisierung fördert. Dadurch können sich die neuen Mineralien organisieren und in das darunterliegende Gewebe integrieren (epitaktisch), wodurch die Struktur und die Eigenschaften des natürlichen, gesunden Zahnschmelzes wiederhergestellt werden.
Das neue Material kann auch auf freiliegendes Dentin aufgetragen werden und bildet eine schmelzähnliche Schicht auf dem Dentin, die ebenfalls eine Schutzwirkung entfalten soll.
Widerstandsfähig wie natürlicher Zahnschmelz
Die Forscher prüften das Gel auf seine Widerstandsfähigkeit gegen mechanische und chemische Belastungen in der Mundhöhle. Bei Zahnputztests, die etwa ein Jahr Zähneputzen simulieren sollten, war kein sichtbarer Verlust an der Mikrostruktur des remineralisierten Zahnschmelzes zu verzeichnen. Der neue Zahnschmelz zeigte ein ähnliches Verhalten wie das natürliche Pendant.
Auch die Tests von Säureangriffen und Zahnabrieb beim Kauen zeigten vergleichbare Ergebnisse. Insgesamt – so folgern die Studienautoren – zeigten die Tests, dass die ELR-Matrix in der Lage sei, eine remineralisierte Schicht zu bilden, die eine ähnliche oder höhere Beständigkeit gegen Abrieb, Bruch und Säureerosion aufweist wie der natürliche Zahnschmelz.
Komplettlösung für Schutz von Schmelz und Dentin?
Die Studienautoren sind optimistisch über das regenerative Potenzial ihrer neuen ELR-Matrix: „Diese Ergebnisse legen nahe, dass unsere Technologie potenziell eine Komplettlösung für die Regeneration des Zahnschmelzes unabhängig vom Grad der Zahnerosion bieten könnte. Unseres Wissens nach wurde die Fähigkeit, Schmelz aus verschiedenen anatomischen Bereichen des Zahns zu regenerieren – von aprismatischem Schmelz über prismatischen Schmelz bis hin zu freiliegendem Dentin – bisher noch nicht erreicht.“
Hasan, A., Chuvilin, A., Van Teijlingen, A. et al. Biomimetic supramolecular protein matrix restores structure and properties of human dental enamel. Nat Commun 16, 9434 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-64982-y.
