Medizintechnik: Schonender stechen mit Tierstacheln

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.

Widerhaken: Das Geheimnis des Baumstachlers Fotos
Karp Lab

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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insgesamt 10 Beiträge
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1. Fein!
Sherlock70 11.12.2012
Jetzt fehlt nur noch die Untersuchung, die bestätigt, daß beim Herausziehen solcher Nadeln 58% mehr KRaft benötigt wird, als bei herkömmlichen. Zusätzlich zum deutlich erhöhten Schmerzpotential. Aber erstaunlich ist die Erkenntnis allemal.
2. Und wie...
schmidmeier 11.12.2012
kriegt man die Super-Nadel dann wieder raus? 54% weniger Kraft beim Reinstechen und 300% mehr Schmerz beim Rausziehen... Grandiose Idee.
3. optional
knubbel74 11.12.2012
Nur mal so als Frage, wird dann bei Enfernen der Nadel nicht auch mehr Gewebe zerstört?
4. @Schmidmeier
natur 11.12.2012
Da 90% des Schmerzes, zumindest bei i.m. Injektionen, beim Einstechen entstehen, wären 300% mehr beim Rausziehen immer noch ein deutlicher Gewinn. Die Erfahrung zeigt außerdem, dass die meisten Menschen das Rausziehen sowieso nicht wahrnehmen, weil sie den Schmerz nur beim Einstich erwarten.
5. optional
Septic 11.12.2012
Wenn man im Gegensatz zur Stachelschweinborste die breite Seite der Widerhaken abgeflacht herstellt und nicht als Widerhaken dann kann man danach die Nadel auch leichter entfernen als die Borsten.
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