Das deute darauf hin, dass die überlappend angeordneten Hakenschuppen entscheidend dazu beitragen, das Eindringen der Stacheln zu erleichtern. Wie die Forscher berichten, verformt sich während des Eindringens zunächst das Gewebe, bis eine kritische Schwelle erreicht ist und es aufreißt. Durch Dehnen und Zerreißen der Gewebefasern weite sich das Loch und ermögliche es dem Stachel, tiefer vorzudringen. Kraftmessungen zeigten, dass sich die Belastung bei den Borsten mit Widerhaken jeweils an den Spitzen der Haken konzentriert und dort das Gewebe durchtrennt, ohne größere Schäden anzurichten. Als Folge hinterlasse die Borste ein viel glatteres Loch als beispielsweise eine glatte Injektionsnadel. "Das ist wie bei Messern mit gesägter Schneide, die ebenfalls glattere Schnittkanten hinterlassen", sagen die Forscher (doi:10. 1073/pnas. 1216441109). 11. Messer mit wiederhaken. Dezember 2012
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Diese gleichen kleinen, leicht abstehenden Schuppen und sind etwa so breit wie ein menschliches Haar. "Wir waren sehr überrascht, dass diese Widerhaken gleich zwei Funktionen haben", sagt Studienleiter Jeffrey Karp vom Massachusetts Institute of Technologie (MIT). 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. Messer mit widerhaken die. Hakenschuppen helfen beim Eindringen Für ihre Studie hatten die Wissenschaftler die Stacheln von nordamerikanischen Baumstachlern zunächst mikroskopisch untersucht und bei einem Teil der Borsten die Widerhaken nachträglich entfernt. Anschließend führten sie mit beiden Borstentypen und einer Injektionsnadel der gleichen Dicke vergleichende 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.
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. Da das Gewebe dadurch weniger gequetscht werde, sei dies auch weniger schmerzhaft. 30. 000 Stacheln als Abwehrwaffe Die in Nordamerika vorkommenden Stachelschweine (Erethizon dorsatum), auch als Baumstachler bezeichnet, sind durch ihren dichten Borstenpelz gut gegen Angreifer geschützt. "Die mehr als 30. Messer mit widerhaken de. 000 Stacheln auf ihrem Rücken lösen sich schon bei leichter Berührung", erklären die Forscher. 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. "Wir waren sehr überrascht, dass diese Widerhaken gleich eine doppelte Funktion haben", sagt Studienleiter Jeffrey Karp vom Massachusetts Institute of Technologie (MIT).
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