Tandglazuur staat bekend om zijn hoge stijfheid, hardheid en visco-elasticiteit, en is een ideaal modelmateriaal voor bio-geïnspireerde materialen. Maar het is lastig om de complexe hiërarchie van dit biomateriaal na te bootsen in een schaalbaar biologisch composiet. Die hiërarchische structuur bestaat voor 96 massaprocent uit hydroxyapatiet nanodraden die onderling verbonden zijn door een amorfe intergranulaire fase (AIP, Mg-gesubstitueerd calciumfosfaat).

Chinese en Amerikaanse onderzoekers produceerden een kunstmatig tandglazuur (artificial tooth enamel, ATE) door deze microstructuur na te bootsen, staat in Science. Ze maakten zelf-geassembleerde hydroxyapatiet nanodraden met 30 tot 50 nm diameter, deze coatten ze in amorf ZrO₂, dat de AIP-laag vormde, en vervolgens bevroren ze de nanodraaddispersies in aanwezigheid van polyvinylalcohol. De nanodraden lijnden elkaar uit en vormden zo nanokolommen, het belangrijkste structurele onderverdeel van tandglazuur. De AIP-laag sloot nauw aan op de draden en was 3 tot 10 nm dik. Het grensvlak wees op sterke chemische bindingen tussen de nanodraden en de AIP.

Het resultaat is ATE, een glazuurachtig materiaal met dezelfde essentiële hiërarchische structuur als tandglazuur. Dit nanocomposiet heeft hoge stijfheid, hardheid, sterkte, visco-elasticiteit en taaiheid en overtreft daarmee te eigenschappen van tandglazuur en eerder geproduceerde glazuurgeïnspireerde bulkmaterialen. De gemiddelde E (Young’s modulus) en H (hardheid) van ATE bedragen respectievelijk 105,6 ± 12,1 GPa en 5,9 ± 0,6 GPa. Het ontwerp is geschikt voor opschaalbare productie van hoogwaardige materialen, stellen de onderzoekers.