Ein Zahn ist kein einheitlicher Körper

Unter dem, was als glatte, harte Oberfläche erscheint, verbirgt sich ein geschichteter mineralischer Aufbau: Jede Schicht unterscheidet sich in Dichte, Kristallgröße und Zusammensetzung von der nächsten. Gemeinsam ist allen Schichten ein Grundbaustein — ein Kristallgitter, in dem Calcium einen festen Platz einnimmt.

Andraditys sammelt den wissenschaftlichen Hintergrund zu diesem Aufbau: vom Kristallgitter selbst über die Zellen, die es während der Zahnentwicklung anlegen, bis zum Speichel, der die Oberfläche fortlaufend umspült. Am Ende steht der Wortlaut der EU-Angabe zu Calcium, unverändert zitiert.

Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) hat die wissenschaftliche Grundlage dazu bewertet, und die EU-Kommission hat auf dieser Basis eine gesundheitsbezogene Angabe zugelassen.

Vom Kristallgitter bis zur fertigen Struktur

Der mineralische Anteil der Zahnsubstanz besteht größtenteils aus einer Verbindung namens Hydroxylapatit, mit der chemischen Formel Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂. Diese Formel liest sich zunächst technisch, beschreibt aber ein einfaches Zahlenverhältnis: Auf zehn Calcium-Ionen kommen sechs Phosphatgruppen und zwei Hydroxid-Ionen — eine feste Stufung, die sich in jeder Elementarzelle des Kristalls wiederholt.

Zwei verschiedene Plätze für dasselbe Ion

Innerhalb dieses Gitters sitzen die zehn Calcium-Ionen nicht alle an derselben Art von Position. Kristallographische Arbeiten unterscheiden zwei Gruppen: vier Ionen bilden Säulen entlang einer Achse des Kristalls, die übrigen sechs liegen in dreieckigen Anordnungen um einen zentralen Kanal herum, durch den die Hydroxid-Ionen verlaufen. Beide Gruppen tragen zur Stabilität des Gitters bei, jedoch mit unterschiedlicher Bindungsgeometrie zu den umgebenden Sauerstoffatomen der Phosphatgruppen.

Calcium wird für die Erhaltung normaler Zähne benötigt. Gemäß Verordnung (EU) Nr. 432/2012.

Die Reifephase: Wie Calcium in den werdenden Schmelz gelangt

Bevor ein Zahn durchbricht, durchläuft der Schmelz eine Abfolge von Entwicklungsstadien. In einer frühen Phase legen Zellen namens Ameloblasten eine weiße, noch mineralarme Matrix an. Erst in der späteren Reifephase ändert sich die Form dieser Zellen: Ihre der Matrix zugewandte Oberfläche wird gefaltet und vergrößert sich dadurch stark, was dem Gewebe an dieser Stelle in der Fachliteratur die Bezeichnung „gefaltete Ameloblasten“ einträgt.

Über diese vergrößerte Oberfläche fließt in der Reifephase ein Vielfaches der Calciummenge in das Gewebe, die während der früheren Anlage der Matrix benötigt wurde. Membranständige Transportproteine befördern die Ionen gezielt durch die Zelle hindurch, während organische Reste der ursprünglichen Matrix gleichzeitig abgebaut und aus dem Gewebe entfernt werden. Das Ergebnis dieser Phase ist ein Gewebe, dessen Mineralanteil sich gegenüber der frühen Anlage um ein Vielfaches erhöht.

Speichel als Ionenreservoir an der Kristalloberfläche

Die äußerste Grenzfläche des Zahns steht nicht für sich allein, sondern in unmittelbarem Kontakt mit dem Speichel. Darin liegen Calcium- und Phosphationen in einer Konzentration vor, die höher ist, als es eine einfache wässrige Lösung ohne Weiteres erlauben würde — ein Zustand, den die Chemie als übersättigt bezeichnet. Möglich wird dieser Zustand unter anderem durch kleine, calciumbindende Speichelproteine wie Statherin, die ein vorzeitiges Ausfallen der Ionen aus der Lösung verzögern.

An der Kristalloberfläche selbst findet dadurch fortlaufend ein Austausch statt: Einzelne Ionen lösen sich aus dem Gitter, andere lagern sich aus der umgebenden Flüssigkeit neu an. Welche Richtung überwiegt, hängt vom lokalen pH-Wert und von der Ionenkonzentration im jeweiligen Moment ab — ein rein chemisches Gleichgewicht, das die Verordnung selbst nicht beschreibt und das dieser Text ausschließlich als wissenschaftlichen Hintergrund einordnet.