在生命体内，细胞时刻承受着重力、剪切力、牵张力等机械信号的调控，这些信号与化学信号共同塑造着细胞命运。细胞机械刺激培养系统通过精准模拟体内力学微环境，为肿瘤研究、干细胞应用及组织再生领域提供了革命性工具，推动科研成果向临床转化加速迈进。
在肿瘤微环境研究中，该系统成为破解转移难题的关键。肿瘤组织的高刚度特性与机械挤压是转移的重要驱动力，系统通过水凝胶模型模拟不同硬度微环境，揭示了机械力诱导的肿瘤进展机制。中科院研究发现，机械挤压力可激活NF-κB信号通路，上调ALDH1B1表达帮助肿瘤细胞在血管受限空间存活。同时，微重力模拟系统能诱导肿瘤细胞发生上皮-间质转化，富集CD133⁺肿瘤干细胞，为开发靶向CSK23或PYK2等力学响应分子的药物提供了精准模型。
干细胞定向分化的“力学调控”研究中，系统展现出独特优势。其可通过调控机械刺激参数，精准引导干细胞分化方向：微重力环境能激活Wnt/β-catenin通路，促进骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化，同时抑制成脂分化；而特定频率的牵张刺激则可维持神经干细胞干性，延长体外扩增周期。这种“无化学因子干预”的分化模式，大幅提升了干细胞临床应用的安全性，为骨缺损修复、神经损伤治疗提供了高质量细胞来源。
组织再生领域，系统实现了从“体外模拟”到“体内再生”的跨越。宁德市闽东医院运用骨膜牵张技术，通过持续机械牵拉激活血管内皮生长因子分泌，成功为下肢动脉闭塞患者再生“生物旁路”血管网。在组织工程中，流体剪切力系统可促进内皮细胞形成管腔结构，构建功能性血管网络；微重力环境则能诱导软骨细胞分泌胶原Ⅱ，加速软骨再生，为皮肤替代物、骨软骨修复材料的构建提供了核心支撑。
如今，集成了实时成像与多参数调控的新一代系统，已实现力学刺激与细胞行为的动态追踪。从肿瘤耐药机制解析到干细胞治疗优化，从组织工程支架构建到药物筛选，细胞机械刺激培养系统正以“力学视角”重构生命科学研究范式，为精准医疗与再生医学的发展注入强劲动力。
