Kalziumphosphat ist einer der wichtigsten Bausteine des Skeletts: Als Hauptbestandteil von Zähnen und Knochen sorgt das Mineral für Härte und Stabilität. Bei Arteriosklerose jedoch ist die Ablagerung der kristallinen ionischen Verbindung aus Kalk, Phosphor und Sauerstoff ein ebenso gewichtiger wie verhängnisvoller Faktor. Wissenschaftlich ist noch nicht vollständig geklärt, wie sich dieses Mineral im Körper bildet. Nun aber gelangen einer niederländisch-deutschen Forschergruppe wichtige Beobachtungen zu dem Vorgang, die helfen könnten, das Rätsel zu lösen.

Bereits früher wurde davon ausgegangen, dass Kalziumphosphat zunächst eine Vorstufe durchläuft, gekennzeichnet durch eine ungeordnete Struktur, die der Mineralisierung vorangeht. Das in dem Fachmagazin Nature Materials veröffentlichte Paper visualisiert zum ersten Mal die Bildung von Kalziumphosphat aus einem Serum. Ein Monolayer - eine Schicht von der Dicke eines einzigen Moleküls - fungierte dabei als Andockstelle für die Kristallisation.

Schockgefrorene Vorgänge

Sichtbar wurde der Prozess durch den Einsatz eines höchstauflösenden Mikroskops für die direkte Abbildung von Objekten mittels Elektronenstrahlen. Zu diesem Zweck wurden die Proben in verschiedenen Stadien einer Cryo-Fixierung unterzogen, das heißt in flüssigem Ethan schockgefroren.

Die Mineralisation von Kalziumphophat im Modell der simulierten Körperflüssigkeit verlief über mehrere Stufen. Aus Ionen im Serum bildeten sich erst Cluster, frei bewegliche Ansammlungen im Nanomass­stab. Danach entstand ACP, das sich in immer stärkerer Dichte am Monolayer anlagerte. Schließlich waren orientierte, im typischen Gitter ausgerichtete Apatit-Kristalle festzustellen, die Endphase des Kalziumphophat-Minerals. Mit den neuen Erkenntnissen gelang es, 30 Jahre alte Theorien zur Bildung von Kalziumphosphaten aus wässrigen Systemen nun auch praktisch beweisen zu können. (red)