Yuan等通过物理交联合成一组组分一致但硬度不同的细胞外基质，观察到基质中间充质干细胞的YAP基因被激活并出现YAP靶基因产物转录合成的增加，从而促进间充质干细胞的成骨分化。以上这些研究大多数使用的是静态的水凝胶系统，Li等以明胶为材料建立了动态水凝胶，研究其机械性能对间充质干细胞的影响，结果显示后期硬化的水凝胶中间充质干细胞的成骨分泌蛋白、相关基因表达以及YAP蛋白和TAZ核定位均升高。同时该团队通过动物体内实验证实了该动态硬化水凝胶促进了缺损部位的骨重塑，可应用于骨组织损伤修复。这些研究均表明，间充质干细胞通过黏着斑蛋白、肌动蛋白、肌球蛋白等分子感应水凝胶等细胞外微环境的硬度，调控相关基因表达，从而影响自身分化。
 

除了水凝胶硬度之外，水凝胶支架的其他机械性能也会对干细胞分化产生影响。如水凝胶的孔隙结构影响细胞培养过程中营养物质的传递以及细胞代谢废物的排出等，最终也可能会影响干细胞的分化。研究者将间充质干细胞包封在不同孔径大小的复合蛋白或明胶的丝素蛋白水凝胶中培养，观察到在384.52、275.23、173.8μm孔径的支架中，平均孔径为173.8μm的丝素蛋白基水凝胶支架最适合间充质干细胞体外成骨分化。除了孔径大小以外，孔径的形状也会对细胞分化产生影响。Lu等将间充质干细胞包封在具有不同孔隙形状的水凝胶支架中，观察到菱形孔径诱导间充质干细胞的成骨分化效果最好。
 

出自《水凝胶的机械性能对间充质干细胞行为的影响》作者:关丁丁，李伟 ，孔维诗.