Als je ooit een gewelddadige ontmoeting met een stekelvarken hebt gehad, is het waarschijnlijk niet goed afgelopen. De grote knaagdieren zijn het meest bekend om de vacht van zo'n 30.000 prikkeldraadveren die hun rug bedekken, een evolutionaire aanpassing om tegen roofdieren te beschermen. Hoewel ze dun lijken - zelfs dun - als de pennen zich eenmaal in je vlees nestelen, zijn ze opmerkelijk moeilijk en pijnlijk om eruit te komen.
Onlangs besloot een groep wetenschappers onder leiding van Jeffrey Karp van Harvard om nauwkeurig te onderzoeken wat deze quills zo effectief maakt. Zoals ze rapporteren in een artikel dat vandaag is gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences, onthulde hun analyse een gespecialiseerde microscopische structuur met weerhaken waarmee de pennen extreem gemakkelijk in het weefsel kunnen glijden maar zich er koppig aan vastklampen als het eenmaal op zijn plaats zit.
Een microscopisch beeld van de weerhaken van een stekelvarken quill (Afbeelding via Jeffrey Karp) Elke cilindrische pen, zo blijkt, is bedekt met naar achteren gerichte weerhaken afgewisseld met gladde, schaalachtige structuren. Wanneer een stekelvarken tegen een tegenstander (of tegen iets anders) komt, werpt het zijn pennen af; de weerhaken rond de omtrek van de ganzenveer werken als de tanden op een mes met zaagsnede, waardoor een schonere snee in weefsel wordt gemaakt en penetratie wordt vergemakkelijkt. Zodra de pen in het andere dier is gegraven, hebben dezelfde weerhaken het tegenovergestelde effect, waardoor ze omhoog komen en voorkomen worden dat de naald gemakkelijk naar buiten glijdt.
De onderzoekers namen een nogal interessante benadering om tot deze bevindingen te komen: ze maten hoeveel kracht er nodig was om stekelvarkenspennen in varkenshuid en rauw kippenvlees te duwen en eruit te trekken. Daarna voerden ze hetzelfde experiment uit met andere pennen, die ze glad hadden gemaakt door alle weerhaken voorzichtig af te schuren.
Al dit onderzoek had een groter doel dan alleen het bevredigen van de nieuwsgierigheid van de auteurs naar stekelvarkens. Zoals klittenband (geïnspireerd door bramen van planten die vast komen te zitten op je kleding) en op tape gebaseerde lijmen (geïnspireerd door de plakkerige coating op gekko's handen en voeten), hebben de wetenschappers de kenmerken bestudeerd die de weerhaken zo effectief maakten in de hoop dat ze zich daarna ontwikkelden generatie injectienaalden.
Als er een zou kunnen worden ontworpen die minder kracht zou vereisen om menselijk weefsel binnen te dringen, zou dit minder pijn kunnen betekenen bij uw volgende griepprik. De uithoudingskracht van de pennen kan nuttig zijn voor naalden die voor een langere periode op hun plaats moeten blijven, zoals een infuus.
Als een proof-of-principle maakte het team replica stekelvarken quills gemaakt van plastic en onderging ze dezelfde batterij testen op weefsel en huid. De plastic pennen werkten als een charme. De onderzoekers speculeren dat dergelijke technologie op een dag zou kunnen worden opgenomen in een reeks medische toepassingen naast injectienaalden, zoals nietjes die wonden bij elkaar houden tijdens genezing en kleefstoffen die worden gebruikt om systemen voor medicijnafgifte op hun plaats te houden.
