在生物体内，细胞的生理过程虽然不乏各种生化因子的调控，但物理环境也是影响细胞生长和分化的重要调节因素。细胞外的空间结构限定了细胞伸展的几何形状，并影响着细胞与基质之间的相互作用。细胞形态和功能之间有着密切的联系，形态不仅是分化的结果，也可能反过来影响分化过程。本研究利用表面微模式化技术控制贴壁细胞的铺展形态，探索细胞形态对大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)分化过程的影响。　　 BMSCs可向成骨细胞、软骨细胞和脂肪细胞等多种方向分化。未分化的BMSCs呈梭形或成纤维状，而成骨细胞、软骨细胞和脂肪细胞的形状和BMSCs有很大差别，如成骨细胞为多突起的多边形状。根据这一现象，在本研究中，设计了三种细胞铺展形状：最接近未分化BMSCs形态的狭长椭圆形以及相对接近成骨细胞形态的圆形和等边三角形。每一种形状则根据对大鼠BMSCs铺展面积的测量和统计设计了三种面积，一组为其细胞平均自由铺展面积(1000μm2)，另外两组为2倍细胞平均铺展面积(2000μm2)，和1/3倍细胞平均自由铺展面积(314μm2)。使用微接触印刷术将上述图案阵列印制于培养基底上，图案之间由抑制细胞粘附的聚合物相分隔。落在模式图案内的细胞，即只能按设计图案形状铺展、生长。将大鼠BMSCs接种到上述模式图案内，同时加入成骨诱导培养基诱导分化，通过检测碱性磷酸酶表达以及细胞骨架染色分析，研究各种细胞铺展形态对BMSCs分化的影响。　　 研究结果表明，对比不同的形状，生长在最接近未分化细胞形态的椭圆形模式图案内的BMSCs，其分化程度相对圆形和三角形受到了抑制；对比不同的面积，铺展面积严重受限时的BMSCs，向成骨细胞的分化受到抑制。此外，研究结果还表明细胞的增殖和铺展能力受到表面微模式约束和诱导刺激的共同调控。通过对细胞骨架进行荧光染色和电子显微镜观察发现，细胞的骨架结构和三维形态在三种形状约束下有明显不同的特征，与分化过程的调控存在关联。细胞铺展形状可以直接影响干细胞的分化进程，这是本研究的最重要结论。