Hydroxylapatit ist ein Mineral, das sowohl im Körper gebildet wird (Zähne, Knochen), als auch im Labor hergestellt werden kann. Der Zahnschmelz besteht zu ca. 97 % aus Hydroxylapatit. Dessen Hauptbestandteile sind Calcium und Phosphat. Durch spezielle Herstellungsmethoden ist es möglich, dass man Hydroxylapatit herstellt, der ähnliche Eigenschaften aufweist wie die Grundbausteine des natürlichen Zahnschmelzes.

Durch Hydroxylapatit bildet Biorepair bei täglicher Anwendung eine schützende Schicht aus künstlichem Zahnschmelz auf der Zahnoberfläche. Sogar beginnende Karies-Läsionen können so wieder aufgefüllt werden. Tägliches Zähneputzen mit einer Hydroxylapatit-haltigen Zahnpasta verschließt zudem die sogenannten Dentin-Kanälchen. So lässt sich bei freiliegenden Zahnhälsen die Schmerzempfindlichkeit bei thermischen und chemischen Reizen spürbar senken.

Wo kommt Apatit im menschlichen Körper vor?

Hydroxylapatit ist der Hauptbestandteil von Zähnen und Knochen. Insbesondere weil der Zahnschmelz fast ausschließlich aus Hydroxylapatit besteht, ist es sinnvoll in Zahnpflegeprodukten ebenfalls dieses Mineral einzusetzen.

Wie sind Zähne aufgebaut?

Zähne sind für uns bei der Zerkleinerung von Nahrung von lebenswichtiger Bedeutung, aber auch ihr Aussehen ist für unser persönliches Wohlbefinden sehr wichtig. Nach Möglichkeit sollte ihre Farbe einem natürlichen Weiß-Ton entsprechen. Diese gesundheitlichen und ästhetischen Gründe haben dazu geführt, dass heutzutage großer Wert auf die Mundhygiene und Prophylaxe gelegt wird.

Wissenschaftlich betrachtet sind Zähne und Knochen Substanzen, die über außergewöhnliche Materialeigenschaften verfügen. Allerdings ist die Struktur von Zähnen wesentlich komplexer als die von Knochen. Beides sind Biominerale, die über Biomineralisationsprozesse durch hoch spezialisierte Zellen gebildet werden.

Zähne bestehen im Allgemeinen aus einer Zahnkrone und einer Zahnwurzel. Das Zahninnere besteht aus dem Zahnbein (Dentin), die Außenseite aus dem Zahnschmelz (Enamel). Der Zahnschmelz ist mit ca. 97 % mineralischen Bestandteilen (Hydroxylapatit) hoch mineralisiert.

Die kleinste Baueinheit des Zahnschmelzes bilden nadelförmige Hydroxylapatit-Kristallite. Diese Kristallite sind parallel zueinander in Kristallit-Bündeln hierarchisch organisiert („Enamel-Prismen“). Die besondere Mikrostruktur in Kombination mit 1-2 % Proteinen, die als „Klebstoff“ fungieren, führen zu den hervorragenden mechanischen Eigenschaften eines Zahns. Hervorzuheben ist hier insbesondere die hohe Bruchfestigkeit. Durch die besondere Mikrostruktur werden etwaige Risse abgelenkt und bleiben lokal begrenzt.

Ohnehin ist der Zahnschmelz aufgrund des hohen Mineralisierungsgrades und der besonderen Mikrostruktur das härteste Gewebe im menschlichen Körper. Trotz der hervorragenden mechanischen Eigenschaften des Zahnschmelzes kann dieser mit der Zeit geschädigt werden, beispielsweise durch Karieserkrankungen. Wichtig ist auch zu wissen, dass Hydroxylapatit (wie alle Calciumphosphate) säurelöslich ist. Dies führt dazu, dass saure Getränke bzw. Nahrungsmittel (z. B. Limonaden, Fruchtsäfte, Energy Drinks) durch Säuren wie Citronen-, Phosphor- oder Essigsäure zu einer lokalen Auflösung des Zahnschmelzes führen (Erosion).

Biorepair repariert diese mikroskopisch kleinen Defekte in der Zahnschmelzoberfläche.

Analysiert man Dentin mithilfe eines Mikroskops, so erkennt man, dass das Dentin von schmalen Kanälchen durchzogen ist, die einen Durchmesser von einigen Mikrometern haben. Wenn sich das Zahnfleisch zurückbildet, können diese Kanälchen freiliegen. Dies kann zu Schmerzempfindlichkeiten führen. Eine Strategie, um Schmerzempfindlichkeiten zu minimieren bzw. zu verhindern ist die Blockierung dieser freiliegenden Kanälchen (z. B. mit Zink-Carbonat-Hydroxylapatit wie in Biorepair).

Welchen positiven Nutzen hat Hydroxylapatit auf die Gesundheit von Zähnen und Zahnfleisch?

Der positive Einfluss von Hydroxylapatit auf die Gesundheit von Zähnen und Zahnfleisch wurde in einer Vielzahl von wissenschaftlichen Publikationen beschrieben. Hervorzuheben ist die hervorragende Biokompatibilität von Hydroxylapatit sowie die chemische und strukturelle Ähnlichkeit mit dem natürlichen Zahnmineral. Durch das regelmäßige Zähneputzen mit einer Hydroxylapatit-haltigen Zahncreme bzw. durch die Verwendung einer Hydroxylapatit-haltigen Mundspülung kann sich auf dem Zahnschmelz eine biomimetische Hydroxylapatit-Schutzschicht ausbilden, die den Zahnschmelz effektiv schützen kann.

Durch den Konsum von säurehaltigen Getränken und Nahrungsmitteln kann der Zahnschmelz angegriffen werden („Erosion”). Hierbei kann der Zahnschmelz auf längere Sicht irreparabel geschädigt werden. Deshalb ist es wichtig, den natürlichen Zahnschmelz vor solchen Säureangriffen zu schützen. Dies gelingt durch die tägliche Verwendung einer Zahnpasta mit Hydroxylapatit. Hierdurch wird eine biomimetische Schutzschicht aus Hydroxylapatit auf die Zahnoberfläche aufgetragen. Bei einem Säureangriff wird folglich der natürliche Zahn geschützt und stattdessen wird die Schutzschicht angegriffen. Somit „opfert” sich der biomimetische Schutz und der eigentliche Zahn wird geschützt.

Wichtig ist die tägliche Anwendung einer Zahncreme mit Hydroxylapatit während der täglichen Mundhygiene, da die beschriebenen Säureangriffe auf den Zahnschmelz kontinuierlich stattfinden. Zusätzlich kann die biomimetische Schicht auf dem Zahnschmelz durch Remineralisationsprozesse aus dem Speichel (Abscheidung von Calciumphosphat), weiter verstärkt und gefestigt werden. Prinzipiell ist Hydroxylapatit auch in der Lage, kleinste Defekte im Zahnschmelz zu reparieren.

Hydroxylapatit ist des Weiteren ideal geeignet, um die Adhäsion und das Wachstum bakterieller Biofilme zu minimieren. Wenn bakterielle Biofilme nicht entfernt werden, kann es auf längere Sicht zu Zahn- und Zahnfleischproblemen kommen. Der Vorteil bei der Verwendung von Hydroxylapatit liegt darin, dass er (im Gegensatz zu klassischen antiseptischen Substanzen) nicht toxisch wirkt, sondern das Wachstum von unerwünschten Bakterien einschränken kann. Zudem werden die Zähne nicht verfärbt.

Auch bei Schmerzempfindlichkeiten der Zähne kann Hydroxylapatit helfen. Die synthetischen Hydroxylapatit-Kristallite können die Dentintubuli blockieren und die Schmerzempfindlichkeiten der Zähne können reduziert bzw. verhindert werden. Vorteil von Hydroxylapatit ist dabei wiederum die sehr gute Biokompatibilität und die Ähnlichkeit mit dem Zahnmineral, was dazu führt, dass Hydroxylapatit weit besser geeignet ist als z. B. synthetische Polymere oder andere körperfremde Stoffe.

Werden Apatite auch in der Medizin verwendet?

Neben vielfältigen Anwendungen in der Mundhygiene und Zahnmedizin (z. B. als Wirkstoff in spezialisierten Zahncremes und Mundspülungen sowie als Zahnfüllungsstoffe) werden Apatite aufgrund ihrer ausgezeichneten Biokompatibilität und Ungiftigkeit auch in weiteren medizinischen Anwendungen verwendet.

Die Mikrostruktur und die chemischen Eigenschaften von synthetischen Apatiten sind sehr ähnlich zum natürlichen Knochen. Apatite werden deshalb insbesondere in der Medizin verwendet, um Knochendefekte zu behandeln.

Überdies werden mithilfe spezieller Beschichtungsverfahren Titanimplantate (z. B. für den Zahnersatz) mit Apatiten beschichtet, um die Biokompatibilität der Implantate zu erhöhen und somit ein Anwachsen von Zellen zu begünstigen.

Aufgrund der sehr guten Biokompatibilität kann Hydroxylapatit auch als Trägermedium verwendet werden, um Wirkstoffe innerhalb des Körpers zu transportieren. Im Magen, in dem ein stark saures Milieu vorherrscht, wird Hydroxylapatit aufgelöst.