干细胞技术发展日趋成熟，业内已有将其推广至细胞诊断及再生医学方面的计划。但是，要想操纵干细胞分化成研究人员希望的类型——如肌肉、皮肤、血管、神经及骨细胞——却并非那么容易。在本月16日的国际干细胞研究协会（ISSCR）年会上，乔治亚理工学院（Georgia Tech）干细胞工程研究中心主任托德·麦迪威（Todd McDevitt）提出，在干细胞发育期间，系统地控制环境将有助于引导干细胞的分化过程。这项发现将应用于大量生产用于诊断及治疗的干细胞上。

　　麦迪威教授指出，干细胞的分化并不是孤立的，它们受到环境中的生化因素及力学因素制约。他们已设计出环境体系，紧密地控制干细胞分化的外部属性，并具有介入新生长因子、查看其影响的灵活性。

　　许多干细胞实验室的培养方式是让干细胞分化、聚集成立体细胞簇，也就是“胚胎体”（embryoid bodies）。麦迪威的方式是直接加入生物材料微粒，包括明胶、聚乙烯或琼脂糖，通过改变微粒和细胞的比例及微粒的体积大小，测试这些微粒对于细胞簇的聚集、胞间通信及形态发生的影响。

　　研究学者们发现，生物材料微粒的引入对胚胎体的分化有调整作用，但不会反向影响细胞的生存能力。比起传统方式，加入分化因子，如视黄酸、骨形成蛋白4（BMP4）和血管内皮生长因子（VEGF）则会引起基因及蛋白表达的变化，影响聚合模式。另外，研究人员还发现，在干细胞分化期间，加入微型磁力子能够控制胚胎体聚集的空间位置。

　　麦迪威说：“采用生物材料和磁性微粒，我们能够在干细胞分化的早期阶段重新创立复杂的几何学图形类型，并且能够从空间上暂时控制它们的聚集方位。由于生物反应器能将流体力学作用于细胞上，培养大量高密度的细胞，我们采用流体力学控制细胞的分化走向展示了一种创新但不简单的方式，不久的将来，这种方式能够用于干细胞的有效生产中。”