为了探究拉力对间充质干细胞(MSCs)的生物学影响,成功开发了一种新型动静态细胞拉力加载系统以实现在同一个装置上对静态拉力和基于音频的微拉变频动态拉力作用方式的体外模拟。结果显示,动态和静态拉力作用后,细胞形态没有发生显著性变化,但是细胞内形成了更多的应力纤维,贯穿整个细胞且沿细胞长轴排列。在成骨诱导条件下,动态拉力上调Runx2、Ocn的表达,促进生成矿化结节,但是静态拉力对成骨分化却没有产生显著性影响。通过RNA-Seq技术对未刺激,静态拉力和动态拉力刺激后的间充质干细胞进行基因表达谱的分析发现,与对照组相比,动态拉力组和静态拉力组的基因表达情况更相似。通过分析动态拉力组与对照组的差异表达基因筛选出16个参与骨发育和成骨分化相关的基因并用Q-PCR验证,进一步证明了动态拉力促进MSCs成骨分化。与静态拉力相比,动态拉力对间充质干细胞的粘附、迁移以及自噬等方面产生了更显著的生物学影响。此外,动态拉力产生的生物学效应可能受黏着斑、ECM受体相互作用以及PI3K-Akt和TGF-beta信号通路调控。本研究期望通过揭示动静态拉力对MSCs成骨再生的力学生物学效应,为骨组织工程修复与再生的生物力学调控提供新的理论依据。