骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)是一种重要的成体干细胞,其多向分化能力预示着其重要的潜在医学应用价值,对于损伤组织的修复以及组织工程的发展具有十分重要的意义.而关于干细胞增殖与分化的生理机制的研究也必然加深和拓宽人们对生命基本过程的了解.现有的干细胞研究多从生化的角度着手,对力学或机械的作用与干细胞增殖、分化的关系尚所知甚少.对于贴壁生长的细胞,培养基底的变形必然带来细胞力学环境的变化.利用基底变形对细胞施加力学刺激的研究方法已见诸很多报道,但都有一定的局限性,特别对于如何将群体细胞限定在相对均一的力学环境下,仍需要方法学上的完善.因此,本文发展了细胞力学研究的新方法,在这一基础上,初步探索了力学刺激对骨髓MSCs增殖与分化的影响.本文的主要内容包括:1)细胞力学加载的方法学探索;和2)力学刺激对骨髓MSCs生理过程影响的实验探索.在前一部分,主要研究了细胞培养基底表面改性和对细胞进行力学加载的新方法.新的细胞培养基底表面处理方法,利用低强度氧等离子体处理透明硅胶表面,可以使硅胶表面获得均匀的亲水性,同时避免了由于硅酸盐结构过度沉积造成的表面龟裂现象,从而使生长在这种硅胶基底上的细胞不致因基底变形造成的表面龟裂而脱落.处理后的硅胶表面,勿需包被蛋白,即可直接接种细胞,并可以准确地控制细胞的粘附区域,避免了基底变形的边缘效应的干扰.基于上述方法所研制的可以产生均匀的基底拉伸变形的细胞培养装置,为细胞力学的研究提供了一个新的工具.后一部分,利用上述研制的实验装置,进行了基底交变拉伸加载对骨髓MSCs增殖与分化影响的实验.实验结果表明,骨髓MSCs对基底交变拉伸作用的反应随幅度、频率和作用时间的改变而有所不同.对于连续一天以上的持续加载,细胞有明显的重新取向和排列的现象,细胞排列方向垂直于基底拉伸的方向.老化的骨髓MSCs铺展形态显著改变且对基底应变反应迟钝,甚至没有任何响应,显示细胞铺展形态的改变与干细胞生理功能之间存在联系.部分数据显示,特定应变强度、加载频率和作用时间对骨髓MSCs的生长可能有促进作用,以及对其分化亦可能有促进作用.最后,根据实验中发现的不同形态的骨髓MSCs对力学刺激反应的异质现象,初步分析了细胞形态与干细胞功能之间可能存在的关系,并探索了相关的研究方法.