Vorbild aus der Natur: Wissenschaftler entwickeln Injektionsnadeln, die auch mit weniger Kraft und daher schonender in die Haut eindringen. Sie sind den Borsten des nordamerikanischen Baumstachlers nachempfunden - das Geheimnis ist eine feine Schuppenstruktur.
Die Waffen des Baumstachlers sind ausgesprochen effektiv: Über rund 30.000 Stacheln verfügt das in Nordamerika heimische Nagetier. Wird es angegriffen, lösen sich diese leicht - und dringen nicht nur gut durch Haut oder Muskeln des Gegners, sondern haften danach auch fest in dessen Fleisch. Während die entfernten Verwandten der Baumstachler, die Stachelschweine der Alten Welt, glatte Borstenspitzen besitzen, sind die Baumstachler-Borsten mit winzigen Widerhaken besetzt. Diese gleichen kleinen, leicht abstehenden Schuppen und sind etwa so breit wie ein menschliches Haar.
Die mikroskopisch kleinen Schüppchen lassen die Spitzen leichter in die Haut eindringen als jede Injektionsnadel, berichtet ein Forscherteam um Woo Kyung Cho von der Harvard Medical School (Cambridge, US-Staat Massachusetts) im Fachmagazin "Proceedings of the National Academy of Sciences". Die Widerhaken konzentrieren den Druck beim Eindringen ähnlich wie die Zähne eines gesägten Messers. Man benötige daher mit solchen Strukturen viel weniger Kraft um ein Gewebe zu zerteilen, heißt es.
"Wir waren sehr überrascht, dass diese Widerhaken gleich zwei Funktionen haben", sagt der ebenfalls an der Studie beteiligte Forscher Jeffrey Karp. Denn meist dienen solche nach hinten gerichteten Schuppen oder Haken nur dazu, einen Stachel oder ein sonstiges Objekt in einem Gewebe festzuhalten. Jetzt zeige sich erstmals, dass solche Strukturen auch das Eindringen in ein Gewebe erleichtern.
Vorbild für Medizinprodukte
Die Wissenschaftler untersuchten die Baumstachler-Stacheln mikroskopisch und entfernten bei einem Teil der Borsten die Widerhaken. Anschließend führten sie mit beiden Borstentypen und einer Injektionsnadel der gleichen Dicke Stichtests durch. Dabei maßen sie, wie viel Kraft nötig war, um die Stachelspitze in Muskelgewebe und Schweinehaut eindringen zu lassen. "Überraschenderweise benötigten die naturbelassenen Baumstachler-Borsten 54 Prozent weniger Kraft beim Eindringen als die widerhakenfreien", berichten die Forscher.
Karp und seine Mitarbeiter meinen, die Stacheln könnten als Vorbild für verschiedene Medizinprodukte dienen. Dies könnten Nadeln sein, die beim Stechen weniger Schmerzen verursachen, oder bestimmte Instrumente für minimalinvasive Operationen. Ein von ihnen entwickelter Nadel-Prototyp mit Mikro-Widerhaken nach Stachelschwein-Vorbild benötigte 80 Prozent weniger Kraft, um in Hautgewebe einzudringen als eine normale Nadel.
wbr/dapd/dpa
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