Wenn Sie jemals einem Stachelschwein gewaltsam begegnet sind, ist es wahrscheinlich nicht gut ausgegangen. Die großen Nagetiere sind am bekanntesten für das Fell von rund 30.000 Stacheldornen, die ihren Rücken bedecken, eine evolutionäre Anpassung zum Schutz vor Raubtieren. Obwohl sie dünn - wenn auch schwach - erscheinen, sind sie bemerkenswert schwer und schmerzhaft herauszukommen, sobald sich Federkielen in Ihrem Fleisch festsetzen.
Kürzlich beschloss eine Gruppe von Wissenschaftlern unter der Leitung von Jeffrey Karp aus Harvard, genau zu untersuchen, was diese Federkielen so effektiv macht. Wie sie in einem Artikel berichten, der heute in den Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht wurde, ergab ihre Analyse eine spezielle mikroskopische Stacheldrahtstruktur, mit der die Stacheln extrem leicht in das Gewebe gleiten können, sich aber an ihm festhalten, wenn sie einmal vorhanden sind.
Ein mikroskopisches Bild der Widerhaken einer Stachelschweinfeder (Bild über Jeffrey Karp) Wie sich herausstellt, ist jede zylindrische Feder mit nach hinten gerichteten Widerhaken überzogen, die von glatten, schuppenartigen Strukturen durchsetzt sind. Wenn ein Stachelschwein gegen einen Gegner (oder gegen irgendetwas anderes) stößt, wirft es seine Federkiele ab; Die Widerhaken am Umfang der Feder wirken wie die Zähne eines in Scheiben geschnittenen gezackten Messers und sorgen für einen saubereren Schnitt in das Gewebe und erleichtern das Eindringen. Sobald sich die Feder in das andere Tier eingegraben hat, haben diese Widerhaken den gegenteiligen Effekt: Sie heben sich an und verhindern, dass die Nadel leicht herausrutscht.
Die Forscher verfolgten einen interessanten Ansatz, um zu diesen Ergebnissen zu gelangen: Sie maßen, wie viel Kraft erforderlich war, um Stachelschweinfedern in Schweinehaut und rohes Hühnerfleisch hinein- und herauszuziehen. Sie führten dann dasselbe Experiment mit anderen Federkielen durch, die sie durch vorsichtiges Abschleifen aller Widerhaken geglättet hatten.
All diese Forschungen hatten einen größeren Zweck als nur die Neugier der Autoren auf Stachelschweine zu befriedigen. Wie Klettverschlüsse (inspiriert von Graten von Pflanzen, die sich in Ihrer Kleidung festsetzen) und Klebstoffe auf Bandbasis (inspiriert von der klebrigen Beschichtung der Hände und Füße von Geckos) untersuchten die Wissenschaftler die Eigenschaften, die die Widerhaken so effektiv machten, in der Hoffnung, sich als nächstes zu entwickeln -generation hypodermic nadeln.
Wenn man ein Gerät entwickeln könnte, das weniger Kraft benötigt, um in menschliches Gewebe einzudringen, würde dies möglicherweise weniger Schmerzen bei der nächsten Grippeimpfung verursachen. Das Durchhaltevermögen der Stacheln kann für Nadeln nützlich sein, die längere Zeit an Ort und Stelle bleiben müssen, wie z. B. ein Tropfinfusor.
Als Beweis des Prinzips fertigte das Team Nachbildungen von Stachelschweinspulen aus Kunststoff an und unterzog sie denselben Tests an Gewebe und Haut. Die Plastikfedern wirkten wie ein Zauber. Die Forscher spekulieren, dass eine solche Technologie eines Tages in eine Reihe von medizinischen Anwendungen integriert werden könnte, die über Injektionsnadeln hinausgehen, wie z. B. Klammern, die Wunden während der Heilung zusammenhalten, und Klebstoffe, die zur Fixierung von Arzneimittelabgabesystemen verwendet werden.
