Hydroxylapatit schwächt Säuren ab und dient als Calciumquelle bei Säureangriffen auf den Zahn

Säuren sind in der Lage unsere Zähne aufzulösen. Je stärker eine Säure ist, desto niedriger ist der pH-Wert. Unsere Mundhöhle hat bei gesunden Personen einen pH-Wert im neutralen Bereich, also ca. pH=7. Ab einem pH<5,5 können unsere Zähne aufgelöst werden. Es ist allerdings nicht nur entscheidend, wie niedrig der pH-Wert ist, sondern auch welche weiteren Ionen bzw. Bestandteile in der Mundhöhle vorhanden sind. Da unser Zahnschmelz zu ca. 97% aus Hydroxylapatit, einer Calcium-Phosphat Verbindung, besteht, können Säuren abgeschwächt werden, indem die Umgebung mit Calcium angereichert wird.

Fragestellung

Kann Hydroxylapatit bei Kontakt mit Bakterien die Umgebung mit Calcium-Ionen anreichern und damit einen puffernden Effekt auslösen, um Säurebildung zu verhindern und damit Karies zu vermeiden?

Material und Methoden

Für diese In-vitro-Studie wurde das Bakterium Streptococcus mutans verwendet, das in der Mundhöhle und in Karies vorkommt. Der Einfluss von Hydroxylapatit auf den pH-Wert und den Calciumanteil wurde sowohl in Flüssigkulturen als auch in Biofilmen von S. mutans untersucht. Flüssigkulturen wurden für 48 h unter Zugabe von entweder 5 % Hydroxylapatit oder 5 % Silica angezogen, wobei Silica als Kontrollsubstanz verwendet wurde, um den Einfluss der Substanzen auf das Wachstum der Bakterien auszuschließen. Zu Beginn, nach 24 h und nach 48 h wurden sowohl der pH-Wert als auch die Menge an Calcium-Ionen in der Kultur gemessen. Die Karies-Biofilme (saurer pH-Wert) wurden nach 24 h mit 0,5% Hydroxylapatit oder 0,5% Silica versetzt. Nach insgesamt 72 h wurden der pH-Wert und die Calciummenge sowohl im Kulturüberstand als auch im Biofilm bestimmt.

Ergebnisse

Sowohl bei den Messungen der Flüssigkulturen als auch beim Biofilmüberstand und Biofilm selbst ist die Calciummenge bei Ansätzen mit Hydroxylapatit im Vergleich zu Silica, beziehungsweise der Negativkontrolle stark erhöht. Der pH-Wert der Flüssigkultur nach 24 h und 48 h weist keine signifikanten Unterschiede zwischen Hydroxylapatit und Silica auf, wobei ein Trend zu einem leicht erhöhten pH-Wert unter Zugabe von Hydroxylapatit erkennbar ist. Der pH-Wert des Biofilms nach 72h ist signifikant höher für Biofilme, in denen Hydroxylapatit vorhanden ist im Vergleich zu Silica und der Kontrolle. Dies zeigt, dass der puffernde Effekt von Hydroxylapatit besonders unter säurehaltigen Bedingungen effizient ist, wie sie in oralen Biofilmen zu finden sind.

Abb. 1: Hydroxylapatit löst sich in sauren (kariogenen) Biofilmen auf und schwächt die Säuren ab. Der pH-Wert ist in der Hydroxylapatit-Gruppe höher, was darauf hindeutet, dass der Biofilm weniger sauer, also schwächer ist als in den Kontrollgruppen.

Abb. 2: Hydroxylapatit löst sich in sauren (kariogenen) Biofilmen auf. Hierbei wird Calcium freigesetzt, das den Zahn schützen und reparieren kann.

Schlussfolgerung

Hydroxylapatit dient als Calciumquelle und schützt unsere Zähne vor Säuren.

Die Veröffentlichung der Studie finden Sie hier.

_{Quelle: Cieplik F. et al. Ca2+ release and buffering effects of synthetic hydroxyapatite following bacterial acid challenge. BMC Oral Health, 1-8 (2020).}