Комар может воткнуть вам в кожу игольчатый зонд и несколько минут брать кровь, а вы этого даже не заметите.
Исследователи из Университета штата Огайо считают, что мы можем извлечь уроки из того, как природа создала комара, чтобы создать безболезненную микроиглу для медицинских целей.
«Комары должны делать что-то правильно, если они могут проткнуть нашу кожу и пустить кровь, не причиняя боли», - сказал Бхарат Бхушан, выдающийся ученый из Огайо и профессор машиностроения Говарда Д. Винбиглера в штате Огайо.
"Мы можем использовать то, чему научились у комаров, в качестве отправной точки для создания лучшей микроиглы."
В недавно опубликованной статье Бхушан и его коллеги сообщили о подробном анализе хоботка комара - той его части, которая питается нами. Они определили четыре ключа к тому, как насекомые прокалывают нас без боли: использование обезболивающего; зубчатый дизайн к «игле»; вибрация во время прокалывания; и сочетание мягких и твердых частей на хоботке.
«Мы можем включить все эти элементы в конструкцию микроиглы», - сказал Бхушан. «Сейчас иглы очень просты. Инноваций не было много, и мы думаем, что есть способ попробовать что-то другое».
Bhushan уже давно использует природу в качестве руководства для создания лучших продуктов, в том числе высокотехнологичных поверхностей, вдохновленных крыльями бабочки, а также улучшенной искусственной кожи и водонепроницаемых покрытий, вдохновленных растениями.
Для этого исследования исследователи тщательно проанализировали работу, уже проделанную энтомологами о комарах, но с особым акцентом.
«Мы использовали наш инженерный опыт, чтобы охарактеризовать части комара, чтобы выяснить, как они могут способствовать безболезненному прокалыванию», - сказал он.
Кроме того, исследователи проанализировали внешний покров хоботка, называемый верхней губой, у самок комаров Aedes vexan, которые являются наиболее распространенными комарами в Северной Америке.
Они использовали технику, называемую наноиндентированием, чтобы исследовать, насколько твердым и жестким был кончик верхней губы в семи разных местах. Они обнаружили, что верхняя губа была самой мягкой у кончика и краев и становилась все более жесткой и твердой в глубине и вверх по верхней губе.
"Это важно, потому что более мягкий и податливый наконечник может вызывать меньшую боль при прокалывании кожи, потому что он меньше деформирует кожу", - сказал Бхушан.
По словам исследователей, это был один из четырех ключей к безболезненному пирсингу. Они определили остальные три путем анализа существующих исследований.
Другой ключевой момент заключается в том, что часть хоботка, которая на самом деле высасывает кровь, называемая пучком, имеет зазубренный дизайн, похожий на пилу. Это может показаться болезненным, но это полезно, потому что облегчает введение. Пучок также вибрирует при введении, что также помогает уменьшить усилие, необходимое для прокола кожи.
Другое исследование показало, что комары используют силу введения, которая в три раза ниже, чем самая низкая сообщаемая сила введения искусственной иглы, что может быть результатом вибрации и зазубренной конструкции, сказал Бхушан.
Последний ключ к безболезненному пирсингу - использование комаром обезболивающего средства. Как только хоботок вставлен, насекомое выделяет слюну, которая содержит белок, уменьшающий боль.
Основываясь на этих выводах, Бхушан представляет микроиглу с двумя иглами внутри. Можно было сразу ввести обезболивающее. Вторая игла брала кровь или вводила наркотик. Эта вторая игла, как и пучок комара, должна иметь зазубренную форму и быть наиболее гибкой и мягкой на кончике и по бокам. Он также будет вибрировать при вставке.
Бхушан сказал, что подобная микроигла будет дороже, чем традиционная игла, и, вероятно, ее нельзя будет использовать для таких нужд, как перекачивание внутривенных жидкостей или взятие большого количества крови.
Но это может быть полезно для детей или взрослых, которые боятся использования игл.
«У нас есть материалы и знания для создания такой микроиглы», - сказал Бхушан. «Следующий шаг - найти финансовую поддержку для создания и тестирования такого устройства».