Wie der Zahn gehärtet wird: Ein strahlendes Lächeln mit Fluorid

Eine leichte Färbung verrät, dass die Zähne mit Fluorid geschützt sind. Bild: Dozenist [CC BY-SA 3.0] / Wikimedia Commons

Vor ein paar Wochen erhielt ich einen Leserbrief von Phil zum Thema Fluorid in Trinkwasser und Zahnpasta. Da es hier also um Zahngesundheit geht, möchte ich gerne erklären, was Zähne aus chemischer Sicht eigentlich sind.

Der Zahn: ein kristalliner Baustoff

Rob Lavinsky, iRocks.com – [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons
Zahnschmelz besteht größtenteils aus dem Mineral Hydroxylapatit. Bild: Rob Lavinsky, iRocks.com [CC BY-SA 3.0] / Wikimedia Commons
Das Äußere der Zähne besteht zum größten Teil aus Hydroxylapatit, einem Mineral mit der chemischen Formel Ca5(PO4)3OH. Als Zahnschmelz ist dieses Mineral der härteste Stoff in unserem Körper; aber gegen die Mächte der Chemie hilft bloße Härte nicht immer. Denn Hydroxylapatit ist säurelöslich. Unterhalb des pH-Wertes von 5,5 wird das basische Hydroxid-Ion (OH) aus dem Mineral gelöst und neutralisiert. Es entsteht Wasser (H2O) und das Mineral zerfällt in Calcium- und Phosphat-Ionen:
Zersetzung von Hydroxylapatit durch Säure

Das passiert nicht nur wenn wir saure Sachen essen (zum Beispiel Früchte), sondern auch wenn wir überhaupt Nahrung zu uns nehmen. Denn auf unseren Zähnen wohnen viele verschiedene Mikroorganismen, die die Kohlehydrate aus unserer Nahrung „mitessen“ und dabei in Säure umwandeln. Besonders begehrte Kohlehydrate sind Zucker, die auch die säurebildenden Baktieren zu schätzen wissen. Und aus diesem Grund sind gerade die leckeren Süßigkeiten besonders schlecht für die Zähne.

Bild: By Alcinoe (Own work) [Public domain], via Wikimedia Commons
Ähnlich, aber nicht nicht gleich: Fluorapatit ist säurebeständiger als sein Verwandter, aber auch  deutlich dunkler. Bild: By Alcinoe [Public domain] /Wikimedia Commons
Um der Zerstörung der Zähne durch säurebildende Bakterien vorzubeugen hilft natürlich: regelmäßiges Zähneputzen. Denn wo keine säurebildenden Bakterien mehr sind, kann auch keine Säure gebildet werden die den Zahnschmelz angreift. Man kann allerdings auch den Zahnschmelz chemisch schützen, indem man das säureempfindliche Hydroxid aus dem Hydroxylapatit durch ein „robusteres“ Ion ersetzt; zum Beispiel durch Fluorid (F). Auf diese Weise wird das Hydroxylapatit in Fluorapatit umgewandelt, das wesentlich beständiger gegenüber Säuren ist als das Hydroxylapatit:
Reaktion von Hydroxylapatit mit FluoridAber auch der beständige Fluorapatit hat eine „Schattenseite“: er ist farbig und das sieht man auch auf den Zähnen. Diese sogenannte „Zahnfluorose“ ist normalerweise aber nur ein kosmetisches Problem, denn Zähne sind eben von Natur aus nicht strahlend weiß.

Bild: josconklin [CC-BY-SA-3.0] / Wikimedia Commons
Sichtbarer Säureschutz: Die Behandlung mit Fluorid kann man sehen – sie ist aber ungefährlich. Bild: josconklin [CC-BY-SA-3.0] / Wikimedia Commons

Was genau ist eigentlich Fluorid?

Bild: von Mysid (Eigenes Werk) [Public domain], via Wikimedia Commons
Ein einfaches Salz das unsere Zähne schützt: Natriumfluorid (NaF). Bild: Mysid [Public domain] /Wikimedia Commons
Fluorid ist ein Salz, oder genauer gesagt: das negativ geladene Ion von allen Salzen, die auf „-fluorid“ enden. In die Zahncremes und manchmal auch ins Trinkwasser kommt der zahnschützende Stoff in der Form von Natriumfluorid (NaF) – ganz ähnlich wie man auch seinen Verwandten, das Natriumchlorid (NaCl, Kochsalz) in Trinkwasser und auch in Zahncremes findet.

Während man bei Zahncremes die Wahl ob man Fluorid möchte oder nicht, ist das beim Trinkwasser natürlich nicht so einfach. Die gute Nachricht ist: In Europa wird nur in Teilen von Irland und des Vereinigten Königreiches das Trinkwasser mit Fluorid versetzt. Das ist auch gleichzeitig die schlechte Nachricht, denn die Fluoridierung von Trinkwasser senkt nachweislich das Auftreten von Karies bei Kindern.

Nun ist Natriumfluorid zwar ein Salz, aber eben kein Kochsalz, und im Vergleich mit dem normalen Speisesalz tatsächlich ungesünder. Um sich mit dem Fluorid aus einer Zahncreme zu vergiften müsste ein Erwachsener allerdings drei bis vier Tuben Zahnpasta essen – und etwa 20 Tuben um sich eine sichere Fluoridvergiftung einzuhandeln. So unwahrscheinlich das auch klingt; für Kinder kann es tatsächlich gefährlich werden wenn sie Zahnpasta verschlucken oder essen. Deshalb wird Eltern dazu geraten, für ihre Kinder erst dann fluoridierte Zahnpasta zu verwenden wenn sie beim Zähneputzen die Zahncreme nicht verschlucken.

Wer seinen Zähnen also etwas Gutes tun möchte, sollte in der Tat zu fluoridhaltigen Zahncremes, oder auch zu fluoridiertem Speisesalz greifen. Auch wenn es die Zähne leicht färbt, bleiben sie einem im Gegenzug dafür länger erhalten.

Titelbild: Dozenist [CC BY-SA 3.0] / Wikimedia Commons

8 Kommentare

  1. Willkommen zurück in Deutschland bzw. Mitteleuropa!

    Und gleich mit einem spannenden Thema. Ohne Fluorid geht bei meinen Zähnen ja gar nichts (selbst mit hat meine Zahnärztin oft noch mehr als genug zu tun 🙁 . Um so skeptischer sehe ich solch unnatürliche Schönheitsideale wie „weisse Zähne“, die der Erhaltung der Gesundheit letztlich vollkommen entgegen stehen. Wenn Farbe für Stabilität steht, habe ich gegen ein Bisschen Fluorose nichts einzuwenden.

    Was in der Allgemeinheit gerne mal für Verwirrung sorgt: Die Fluoride, also die Salze des Fluors, sind völlig andere Stoffe als das elementare Fluor (dieses ist ein hochreaktives und damit hochgiftiges Gas, welches uns im Alltag normalerweise nicht begegnet), weshalb ein Vergleich des einen mit dem anderen (nicht nur in toxikologischer Hinsicht) dem berühmten Vergleich von Äpfeln mit Birnen gleichkommt.

    Mehr von der spannenden Chemie rund um Zähne und den Zahnarztbesuch (auch über Fluoride und Fluorapatit) hat übrigens mein Backenzahn 16 zu erzählen:

    http://www.missdeclare.com/2015/12/12/734/ (Teil 1 der Geschichte von Zahn 16 als Gastpost bei Miss Declare)

    http://www.keinsteins-kiste.ch/die-geschichte-von-zahn-einssechs-10-mal-chemie-beim-zahnarzt-teil-2/ (und Teil 2 in Keinsteins Kiste)

    Liebe Grüsse,
    Kathi

    • Hallo Kathi, Fluor und Fluorid ist etwas unterschiedliches, das bedeutet jedoch nicht, dass Fluorid nicht extrem giftig ist. Dass es extrem giftig ist steht außer Frage:
      „In einer Tube Zahnpasta (100 g bzw. 75 ml) mit einem Fluoridgehalt von 1000 ppm (parts per million, Teile einer Million) befinden sich 100 mg Fluorid. Ein 15 kg schweres Kind hätte beim Verzehr der gesamten Tube Zahnpasta die wahrscheinlich toxische Dosis damit überschritten.“ (Wikipedia) Hier wird jetzt auch nur von 1000ppm ausgegangen, in den meisten Zahnpastas sind aber 1600ppm enthalten.

      Natürlich muss jeder für sich entscheiden, ob er das Schaden-Nutzen Verhältnis in Kauf nehmen will, aber Kleinkindern schon als Prophylaxe Gift in den Mund zu schmieren oder als Vit D Tabletten zu verabreichen, ist m.E. schon hart am Limit und sollte von der Wissenschaft nochmal genau unter die Lupe genommen werden.
      MfG, Julius

      • Hallo Julius,

        In eine Einschätzung der tatsächlichen Giftigkeit von Stoffen fliessen eine ganze Reihe von Faktoren mit ein.

        Der bekannteste ist sicherlich „Die Dosis macht das Gift“. Und bezüglich der Dosis habe ich zunächst einmal anzumerken, dass die Kleinkinder-Zahnpasta der von mir selbst verwendeten Marke pro Tube (75ml/100g) nur 500ppm Fluorid enthält (Herstellerinfo). (Ich selbst benutze natürlich das Erwachsenenprodukt mit 1400ppm Fluorid pro Tube.)

        Da ich weiterhin ganz andere Zahlen gefunden habe, habe ich das selbst umgerechnet und komme tatsächlich deinen Angaben auf Wikipedia entsprechend auf 50mg pro Tube dieser Kinderzahnpasta. Die „ganz andere“ Angabe lautete 37,5mg pro Tube, was nicht ganz weit weg von meinem Ergebnis (und dem des Wikipedia-Autors) ist.

        In welcher Dosis sind Fluorid-Anionen nun giftig? Im Rahmen der „ganz anderen“ Angaben bin ich auf eine Dosis von 5mg/kg Körpergewicht gestossen, ab welcher mit einer Vergiftung (in Form von Bauchschmerzen/Übelkeit) zu rechnen ist. Tödlich seien dagegen erst 30mg/kg Körpergewicht.

        Das 15kg schwere Kind müsste demnach tatsächlich mindestens eineinhalb Tuben Kinderzahnpasta auf einmal(!) leer essen, um sich zu vergiften. Um es in Lebensgefahr zu bringen, wären dagegen ganze 9 Tuben nötig!

        Dem steht entgegen, dass die Fluoride die Karies-Rate nachweislich senkt (z.B. laut der fünften deutschen Mundgesundheitsstudie hatten 2014 nur 20% der Kinder im Alter von 12 Jahren Karies, 1984 (bevor Fluoride zur Prophylaxe Verbreitung fanden) waren es 80%).

        Die Abwägung dieses Nutzens gegen eine durch simpelste Massnahmen vermeidbare Möglichkeit eines Schadens (Zahnpastatuben für Kleinkinder unerreichbar verwahren, mit dem Kind gemeinsam seine Zähne putzen) fällt in meinen Augen eindeutig zu Gunsten des Nutzens aus.

        Weitere wichtige Faktoren bei der Einschätzung der Giftigkeit eines Stoffes sind dessen Aggregatzustand und weitere physikalische und chemische Eigenschaften. So sind Feststoffe wie Natriumfluorid um ein Vielfaches leichter zu kontrollieren und zu handhaben als Gase wie Fluor.

        Im ersten Semester des Chemiestudiums (ergo als blutige Anfänger!) haben wir tatsächlich grammweise Natriumfluorid (ein wasserlösliches Salz mit überschaubarer Reaktivität) in groben Flocken in unsere Experimente geschaufelt und dabei nicht einmal Handschuhe getragen. Vergiftet hat sich niemand. Wir haben das Salz ja auch nicht gegessen und die Erzeugung von Stäuben, die wir hätten einatmen können, vermieden.

        Elementares Fluor, das Gas, habe ich hingegen während meiner ganzen Chemikerlaufbahn nicht zu Gesicht bekommen: Als Element mit der höchsten Elektronegativität oxidiert Fluor nämlich wahllos (fast) alles und jeden(!) und verbreitet sich als Gas schnell überall hin, wenn es einem einmal aus der Apparatur/ dem Vorratsbehälter entkommt. Dem setzt sich niemand freiwillig aus.

        Selbst bei Stoffen mit gleicher toxischer bzw. tödlicher Dosis schätze ich ein Gas stets sehr viel gefährlicher ein als einen Feststoff. Flüssigkeiten gehören, je nach Dampfdruck, irgendwo dazwischen.

        Zahnpasta ist streng genommen eine Flüssigkeit, die aufgrund ihrer Zähigkeit in meinen Augen aber schon fast wie ein Feststoff handhabbar ist. Die Tendenz der Fluoride, daraus zu verdampfen bzw. in ein Aerosol überzugehen, dürfte meiner Einschätzung nach gegen 0 gehen. Das macht die Fluoride darin (unabhängig von der geringen Dosis) äusserst leicht kontrollier- und handhabbar.

        In sofern ist der Vergleich der Giftigkeit von Natriumfluorid mit elementarem Fluor durchaus ein Vergleich von Äpfeln mit Birnen.

        Das haben übrigens auch die Gefahrstoff-Sachverständigen so gesehen, die reines Natriumfluorid in „handlichen“ grossen Mengen mit dem orangen Totenkopf-Zeichen mit „T“ für „giftig“ versahen, während elementares Fluor die Variante mit „T+“ für „sehr giftig“ bekam (heute, in Zeiten der GHS-Kennzeichnung, gibt es die Unterscheidung nicht mehr, dafür kommt beim Fluor neben den altbekannten Symbolen für „ätzend“ und „oxidierend/brandfördernd“ das neue Zeichen für „Gas unter Druck“ dazu, das hier nicht nur auf die üblichen Gefahren von Druckbehältern, sondern auch auf die Tatsache hinweist, dass der Stoff ein schwer kontrollierbares Gas ist).

        Fluoride in Tablettenform sind hingegen noch einmal ein ganz anderes Kapitel, da die gerade bei sehr kleinen Kindern sehr oft den ungewollten Umweg über den Verdauungstrakt nehmen werden (anstatt beim Lutschen im Mund die gewünschte Wirkung zu zeigen). Dagegen steht der Vorteil, dass die Gesamtdosis an zugeführten Fluoriden im Gegensatz zur Zahnpasta gut kontrollierbar ist. Eine Überdosierung sollte natürlich auch hier vermieden werden (Tabletten für Kinder unzugänglich lagern, Dosierungsanleitung einhalten).

        Ob letztlich Tabletten oder Zahnpasta die grössere Wirkung entfalten, wird letztlich auch von den individuellen Fertigkeiten des Kindes abhängen. Die generelle Wirkung und damit der generelle Nutzen der Fluoride zur Kariesprophylaxe ist nach dem aktuellen Kenntnisstand jedenfalls kaum zu bestreiten.

        Liebe Grüsse,
        Kathi

        • Dass Fluor giftiger ist als Fluorid habe ich auch nicht bezweifelt.
          Soweit ich aber weiß verdrängt das Fluorid das Phosphat aus den Zähnen, um diese zu härten. Und ein hartes Material birgt auch seine Tücken, da es zum Beispiel schneller Risse bekommt. Auch ist die Remineralisierung der Zähne durch das Fluorid gestört, woraus sich ein kleiner Teufelskreis bildet.
          Die Dosis macht das Gift, sehr richtig. Die tagtägliche Vergiftung mit „ein bisschen“ Fluorid im Säuglingsalter, dann mit fluoridiertem Salz, Wasser und Zahnpasta, für den Freifahrtschein, mehr Zucker essen zu dürfen, der den Organismus zusätzlich belastet… Ein ausgeklügeltes System wenn man mich fragt.
          Unter anderem sollen Drüsen im Körper wie die Zirbeldrüse oder auch die Schilddrüse unter Fluoridansammlungen leiden. Hitler soll schon KZ-Insassen überhöhte Mengen Fluorid ins Wasser gemischt haben, um sie apathischer und willfähriger zu machen. Auch Studien bezeugen die neurotoxischen Auswirkungen von FLuorid: http://fluoridealert.org/studytracker/?effect=brain-2&sub=&type=&start_year=&end_year=&show=10&fulltext=&fantranslation=
          Wie kann man da noch die Zwangsfluoridisierung rechtfertigen? Den Teufel mit dem Beelzebub austreiben?
          Dass der menschliche Körper eine schleichende Vergiftung lange Zeit abkann, zeigt er ja oft genug, aber irgendwann hat er auch genug und wer bringt neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer oder Parkinson schon mit Zahnpasta in Verbindung?
          Menschenverstand einschalten!!! Lieber weniger Zucker essen und öfter Zähne putzen. Es gibt andre Mittel, um Karies zu verhindern. Zum Beispiel Zahnpasta selber machen aus Kokosfett, Natron, und Gewürzen nach Geschmack wie zerstoßene Nelken, Wacholderbeeren, Ingwer etc.

          Liebe Grüße,
          Julius

          • Jetzt einmal langsam…

            >Soweit ich aber weiß verdrängt das Fluorid das Phosphat aus den Zähnen, um diese zu härten.

            Das ist nicht richtig: Wie mein Fachkollege Marco hier in seinem Artikel schreibt, werden Hydroxid-Ionen in den Zähnen gegen Fluorid-Ionen ausgetauscht. Das Phosphat bleibt, wo es ist.

            >Und ein hartes Material birgt auch seine Tücken, da es zum Beispiel schneller Risse bekommt.

            Hier liegt ein Missverständnis vor: Das Fluoridieren dient nicht der „Härtung“ des Zahnschmelzes im physikalischen Sinn, sondern um die Erhöhung seiner Widerstandsfähigkeit gegenüber Säuren.

            >Auch ist die Remineralisierung der Zähne durch das Fluorid gestört, woraus sich ein kleiner >Teufelskreis bildet.

            Remineralisierung von Zähnen. Musste ich eben nachschlagen: Dabei handelt es sich um den Wiedereinbau von Calciumphosphat in den Zahnschmelz. Und der funktioniert nicht nur unhabhängig davon, ob daneben nun Hydroxid- oder Fluorid-Ionen im Kristall sind, sondern laut meiner Quelle (Info-Seite von Zahnärzten) remineralisiert fluoridhaltiger Schmelz sogar schneller als solcher ohne Fluorid.

            >Die Dosis macht das Gift, sehr richtig. Die tagtägliche Vergiftung mit „ein bisschen“ Fluorid im >Säuglingsalter, dann mit fluoridiertem Salz, Wasser und Zahnpasta, für den Freifahrtschein, mehr >Zucker essen zu dürfen, der den Organismus zusätzlich belastet… Ein ausgeklügeltes System wenn >man mich fragt.

            Wer hat von fluoridiertem Wasser gesprochen? Niemand! Warum auch: Weder in Deutschland, noch in der Schweiz wird heutzutage Fluorid in Trinkwasser gegeben. In der (angemessenen) Ernährung von Säuglingen und Kleinkindern wird der Speisesalzgehalt per se äusserst niedrig sein. Eine Stichprobe an Fertig-Beikost enthält überdies eine kleine Menge jodiertes (löblich!), aber laut Hersteller nicht fluoridiertes Speisesalz.

            Der Fluoridgehalt von Speisesalz ist übrigens sehr fein auf den Bedarf des Durchschnittsmenschen abgestimmt.

            >Unter anderem sollen Drüsen im Körper wie die Zirbeldrüse oder auch die Schilddrüse unter >Fluoridansammlungen leiden. Hitler soll schon KZ-Insassen überhöhte Mengen Fluorid ins Wasser >gemischt haben, um sie apathischer und willfähriger zu machen.

            Richtig: Da ging es um überhöhte Mengen, die nicht vergleichbar mit dem Fluoridgehalt von Zahnpasta oder/und fluoridiertem Speisesalz sind. Ich gehe davon aus, dass letztere sehr kleine Mengen, die in den Verdauungstrakt geraten, mit Calcium aus der Nährung sehr schwerlösliches Calciumfluorid bilden, das postwendend wieder ausgeschieden werden dürfte.

            >Auch Studien bezeugen die neurotoxischen Auswirkungen von FLuorid: >http://fluoridealert.org/studytracker/?effect=brain->2&sub=&type=&start_year=&end_year=&show=10&fulltext=&fantranslation=

            Die Studie ist an Mäusen durchgeführt worden. Weder lässt sich die Physiologie von Mäusen einwandfrei mit der von Menschen vergleichen, noch lassen sich die verwendeten Dosen im Verhältnis zum Körpergewicht der „Probanden“ mit den Dosen vergleichen, die wir über Zahnpasta oder Speisesalz mitbekommen.

            >Wie kann man da noch die Zwangsfluoridisierung rechtfertigen? Den Teufel mit dem Beelzebub >austreiben?

            Noch einmal: Von Zwangsfluoridierung hat niemand gesprochen. Zahnpasta und Speisesalz bekommt man auch ohne Fluorid, das Trinkwasser wird hierzulande nicht fluoridiert. Die Entscheidung dafür oder dagegen liegt bei jedem einzelnen – in meinen Augen überwiegt der Nutzen aber die möglichen Gefahren bei weitem.

            >Dass der menschliche Körper eine schleichende Vergiftung lange Zeit abkann, zeigt er ja oft >genug, aber irgendwann hat er auch genug und wer bringt neurodegenerative Erkrankungen wie >Alzheimer oder Parkinson schon mit Zahnpasta in Verbindung?

            Genau, wer denn? (Gibt es da belastbare Untersuchungen?)

            >Zum Beispiel Zahnpasta selber machen aus Kokosfett, Natron, und Gewürzen nach Geschmack wie >zerstoßene Nelken, Wacholderbeeren, Ingwer etc.

            Gibt es da Studien bezüglich der Wirksamkeit? Natron ist eine Base, die kurzfristig Säuren neutralisieren kann. Fluoride (und dazu gibt es bereits Studien, die die Wirksamkeit belegen) entfalten eine länger andauernde Wirkung.

            Liebe Grüsse,
            Kathi

        • Dann haben wir wohl unterschiedliche Quellen, die unterschiedliche Aussagen treffen. Manchmal sind sich Wissenschaftler und Ärzte auch uneins.

          Aber ich gebe mich geschlagen! Ich habe keine Studien, die die Wirksamkeit einer selbstgemachten Zahnpasta belegen, hab auch keine Intention dazu, da diese ja von den besonders beratungsresistenen auf irgendeine Weise schlechtgeredet werden wird.
          Außerdem bin ich nicht der größte Fan von Studien, da ich weiß wie gut man Studien schönen kann, sodass der Aussagewert gleich Null beträgt. Sie sind meistens auch abhängig, wer diese Studien finanziert und welches Ergebnis im Vornherein erwartet wird. Wenn du mir das nicht glaubst, dann tuts mir leid, aber dann hast du auch keine Ahnung, wie und von wem Forschung betrieben wird.

          Tatsächlich messe ich Erfahrungsberichten mehr Informationsgehalt als den meisten Studien zu.

          Im Grunde bin ich der Meinung, dass jeder das tun sollte, was er für richtig hält und was ihm gut tut. Wenn Fluorid dir bis jetzt gute Dienste erwiesen hat und auch in Zukunft das tun wird, soll dich keiner davon abhalten, es zu benutzen! Wie wir wissen vermag der Placebo-Effekt allein ja schon manche Wunder zu vollbringen.

          In diesem Sinne, verbleibe wohl!
          MfG, Julius

  2. Freunde raten immer davon ab, dass Salz gegessen wird, weil das den Körper wohl austrocknet. Allerdings nehme ich einen Großteil meines Jods über das Salz auf. Es wäre irgendwie nicht gut, wenn man weniger Salz essen und dafür Pillen schlucken würde. Mein Zahnarzt ist jedenfalls zufrieden mit meinen Zähnen.

    • Wenns nur das Jod ist… Du könntest dir Jod über Meeresalgen zuführen, die gleichen, die man um Sushi wickelt, sehr jodhaltig. Gibts im Asiamarkt, aber aufgepasst, nicht übertreiben mit dem Jod!
      Ich bin auch zufrieden mit meinen Zähnen, sowie mein Zahnarzt auch. Nur ein kleines Loch in den letzten ca 15 Jahren, ohne Fluorid!
      Lg

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