今年8月，艾莉森·诺尔斯（Allison Noles）急忙将她的斗牛犬贝拉·梅（Bella Mae）送往兽医处。这只狗的脸看起来像个针垫，约有500根刺从它的脸、爪子和身体上突出。互联网上充斥着类似的图片，有贝拉·梅和其他不幸的狗狗。要找到它们，只需搜索“豪猪刺”。
北美豪猪的背部大约有3万根刺。虽然豪猪刺会射出去是一种迷信，但它们肯定可以撞进潜在捕食者的脸上。每一根刺的顶端都有微小的向后倾斜的倒钩，据说这使得一旦刺扎进身体就更难拔出。这解释了为什么被刺伤的狗狗需要去看兽医来清理它们的脸。
但这还不是倒钩的全部作用。哈佛医学院和麻省理工学院的吴京（Woo Kyung Cho）发现，倒钩还能使刺更容易地刺穿肉体。“这是唯一一个具有这种双重功能的系统，其中一个特征——倒钩——既降低了穿透力，又增加了拔出力，”这项研究的负责人杰弗里·卡普（Jeffrey Karp）说。
卡普多年来一直在开发医用粘合剂，他一直在从大自然中寻找灵感。例如，在2008年，他的团队开发了一种基于壁虎脚的粘带。最近，他开始考虑微针——一种最近的发明，它使用微小针头的贴片来无痛地穿透皮肤，例如递送疫苗。这些贴片本身并不粘，但如果它们有粘性，它们就能提供一种有趣且比普通胶带更稳定的替代方案。说到粘性刺，还有什么动物比豪猪更适合研究呢？
豪猪
北美原住民常用它们的刺制作珠宝，而且很容易获得。吴京在eBay上订购了数百根。到货后，他耐心地在显微镜下打磨掉了刺上的倒钩。每根刺都有数百个倒钩，吴京用折叠的砂纸将它们全部去除，同时小心翼翼地不减小刺本身的直径。
通过将打磨过和未打磨过的倒钩推入猪皮，吴京证明了倒钩将刺入肉体所需的穿透力减半。与相同宽度的皮下注射针头或没有倒钩的非洲豪猪刺（见文末）相比，带倒钩的刺用更小的力就能插入。它们在相同的力下也能刺入更深，并且造成更少的组织损伤。
“这对我们来说非常令人惊讶，”卡普说。他推测，倒钩的作用就像锯齿刀的边缘，将力集中在周围组织的微小点上。想想看，用锯齿刀切番茄比用平刃刀容易得多。
吴京还发现，倒钩将拔出刺所需的力增加了四倍。当刺被拔出时，倒钩会张开并弯曲，钩住组织纤维。当吴京制作了无法弯曲的仿制刺时，拔出它们所需的力较小。
豪猪刺
一旦团队掌握了刺的秘密，他们就用一种塑料聚合物制造了人造版本——包括倒钩。这些版本具有与天然刺相同的特性，卡普看到了它们许多潜在的应用。例如，它们可以作为手术钉的替代品。“手术钉通常需要深入组织，并且需要弯曲以固定住组织，”卡普说。“刺不需要那样就能固定住，而且拔出时对组织的损伤可能会小得多。”
它们还可以用于任何刺入肉体的装置，从针头，到旁路手术中用于疏通组织的器械，再到用于修复疝气的网片。“你施加在它们上的力越大，你得到的触觉反馈就越少，”卡普说。如果能更容易地刺入受豪猪刺启发的针头，外科医生或许就能更准确地放置它们。
当然，你之后还需要把这些装置拔出来，而带倒钩的豪猪刺会让这个过程更加困难。因此，卡普的团队现在正在开发带有可降解倒钩的刺，这些倒钩可以按照预定时间固定，然后轻松取出。
附注：那么，为什么非洲豪猪的刺上没有倒钩呢？“我们并不完全确定，尽管我们有一些猜测，”卡普说。他猜测，非洲的捕食者，如狮子和豹子，比北美的捕食者更具攻击性。也许它们更容易将脸直接撞到刺上？或者，非洲豪猪比北美豪猪体型更大，刺也更长——也许这会产生影响。
参考文献：Cho, Ankrum, Guo, Chester, Yang, Kashyap, Campbell, Wood, Rijal, Karnik, Langer & Karp. 2012. Microstructured barbs on the North American porcupine quill enable easy tissue penetration and difficult removal. PNAS http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1216441109
