یک تیغ جوجه‌تیغی تنها به نیمی از نیروی لازم برای سوراخ کردن پوست با یک سرنگ نیاز دارد. این مطالعه جدید همچنین توضیح می‌دهد چرا خارج کردن تیغ‌ها دشوار است و این کشف می‌تواند به بهبود طیف وسیعی از ابزارهای پزشکی کمک کند.
دانشمندان یافته‌های خود را در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر کرده‌اند. تیغ‌های جوجه‌تیغی در واقع موهای بزرگ و سختی هستند که به حیوان در دفاع از خود در برابر شکارچیان کمک می‌کنند. این جوندگان تیغ‌های خود را پرتاب نمی‌کنند، اما به راحتی آن‌ها را می‌ریزند و این تیغ‌ها می‌توانند به شدت در بدن دشمنان فرو بروند.
مقالات آکادمی ملی علوم ایالات متحده آمریکا ( Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America) که به اختصار، PNAS نامیده می‌شود یک هفته‌نامه علمی در حوزه‌های زیست‌شناسی، فیزیک و علوم اجتماعی است که متعلق به آکادمی ملی علوم می‌باشد و از سال ۱۹۱۵ (میلادی) تا امروز به چاپ رسیده‌است
جوجه‌تیغی آمریکای شمالی (Erethizon dorsatum) حدود ۳۰,۰۰۰ تیغ دارد که هرکدام دارای ۷۰۰ تا ۸۰۰ خار کوچک هستند. این خارها به تیغ‌ها کمک می‌کنند تا در پوست قربانی باقی بمانند، اما تاکنون دانشمندان جزئیات دقیق این فرآیند را بررسی نکرده بودند. جفری کارپ، زیست‌مهندس در دانشکده پزشکی هاروارد، و همکارانش آزمایش‌هایی در آزمایشگاه انجام دادند که نتایج غیرمنتظره‌ای به همراه داشت.
تیغ‌های دارای خار در نمونه‌هایی از پوست خوک فرو برده شدند و میزان نیروی موردنیاز برای این کار اندازه‌گیری شد. سپس نیروی لازم برای خارج کردن تیغ‌ها نیز سنجیده شد. همین آزمایش‌ها با تیغ‌های بدون خار (که خارهایشان ساییده شده بود) نیز انجام شدند. به‌عنوان مقایسه، از تیغ‌های جوجه‌تیغی آفریقایی، که هیچ خاری ندارند، و یک سوزن سرنگ با گیج ۱۸ نیز استفاده شد.
تیغ‌های جوجه‌تیغی آمریکای شمالی برای نفوذ به پوست به نیمی از نیروی موردنیاز تیغ‌های بدون خار و تنها ۵۶ درصد از نیروی لازم برای نفوذ سوزن سرنگ نیاز داشتند. مدل‌های کامپیوتری نشان دادند که خارها با متمرکز کردن نیرو در لبه‌های خود، نفوذ را آسان‌تر می‌کنند، مشابه عملکرد دندانه‌های یک تیغه اره‌ای که بریدن گوشت را ساده‌تر می‌کنند.
تیغ‌های خاردار جوجه‌تیغی پس از فرو رفتن، چهار برابر سخت‌تر از تیغ‌های معمولی خارج می‌شوند. خارهایی که در فاصله یک میلی‌متری نوک تیغ قرار دارند، تقریباً نیمی از مقاومت در برابر کشیدن را ایجاد می‌کنند، احتمالاً به این دلیل که گوشت نوک تیغ را محکم‌تر از سایر قسمت‌های آن احاطه می‌کند.
این یافته‌ها می‌توانند برای بهبود دستگاه‌های مختلف زیست‌پزشکی استفاده شوند، مانند جایگزینی چسب‌های شیمیایی در پانسمان زخم با سوزن‌های خاردار کوچک. گیره‌هایی که برای بسته نگه داشتن برخی برش‌های جراحی استفاده می‌شوند، عمدتاً به اصطکاک در طول خود برای باقی ماندن در گوشت متکی هستند. این گیره‌ها می‌توانند با گیره‌های خاردار کوتاه‌تر و با قطر کمتر جایگزین شوند. خارج کردن گیره‌های خاردار کوچک‌تر احتمالاً آسیب کلی کمتری نسبت به کشیدن گیره‌های فعلی ایجاد می‌کند.
Reference :
https://scitechdaily.com/barbed-porcupine-quills-could-help-enhance-various-biomedical-devices/
