慕尼黑工业大学研究人员首次利用纳米机器人，成功实现对干细胞的精准刺激，促使其可靠转化为骨细胞。这一突破性成果为未来快速治疗提供了新途径。

该研究团队开发的纳米机器人，由微小金棒和塑料链巧妙组合而成。数百万个这样的纳米机器人与少量人类干细胞一同，被包裹在直径仅60微米的凝胶垫中。这些形似小球的机器人，通过激光驱动和控制，对细胞壁特定点施加外部压力，实现机械刺激。“我们对凝胶进行局部加热，利用系统精确测定纳米机器人对细胞施加的压力，从而刺激细胞。”纳米和微型机器人学教授介绍道。这种机械刺激会触发细胞内一系列生化过程，改变离子通道特性，激活蛋白质，其中就包含对骨骼形成极为重要的蛋白质。

研究显示，若以合适节奏和适当低力度进行刺激，干细胞可在三天内可靠分化为骨细胞，整个过程三周内即可完成。“软骨细胞和心肌细胞也存在类似应力模式，就像在健身房锻炼，训练细胞适应特定应用领域，现在只需找出适合每种细胞类型的应力模式。”微生物生物工程实验室主任厄兹卡莱·埃德尔曼教授表示。

研究团队利用间充质干细胞生产骨细胞，这类人体“修复细胞”大小约10到20微米，能分化成多种细胞类型，但此前分化过程复杂且难以控制。“我们开发的技术，能在三维环境中非常精确地对细胞施加力，这是该领域前所未有的进步。”厄兹卡莱·埃德尔曼教授称。研究人员认为，该方法还可用于生产软骨细胞和心肌细胞。由于治疗需要大量分化细胞，下一步计划是实现生产过程自动化，以更快生产更多细胞。

更多信息： Chen Wang 等人，《光热驱动的 3D 微凝胶在各向异性力作用下机械调控间充质干细胞》，《先进材料》 (2025)。

Nergishan İyisan 等人，《静水压力诱导三维粘弹性微凝胶中单个干细胞的成骨分化》，《小型科学》 (2025)。