材料对机体组织的诱导再生，从本质上说，仍然是建立在组织细胞向材料的迁移、粘附、生长和分化等基本生命过程的基础上的。参与组织构建的人体细胞无论是在体内还是在体外都是锚着依赖性的（anchorage-dependent），即细胞必须贴附于细胞外基质（ECM）上才能正常生长与分化。
梯度信号对细胞迁移的诱导作用
因此，与组织工程相似，材料的诱导再生同样强烈地依赖于具有特定微结构和高度细胞相容性的支架。然而，与组织工程比较明晰的组织构建原理不同，在材料的诱导再生过程中，细胞在材料上的迁移、粘附和分化等基本生命过程至今仍处于推测阶段，更无从谈起对材料体系中细胞种类、迁移和分化的人为调控；组织诱导材料的设计原则尚未建立。
干细胞在不同粘弹性材料表面的定向分化
本课题组致力于研究如何通过材料的设计来调控细胞的迁移和分化这个核心问题。拟通过对材料的结构和性能设计，尤其是利用化学和物理梯度表面来研究材料的表面性能对细胞迁移和分化的影响；建立和完善梯度材料的制备和分析方法，阐明材料表面性能对细胞迁移和分化的调控规律。采用此类材料和体外模型的优点是可以大量地减少所需样品数、提高工作效率，避开体内的复杂环境，易于阐明材料的理化性能与生物性能之间的关系。通过本课题组的研究，有望更加深入地理解材料的诱导再生机制，进而指导新型诱导再生材料的设计和制备。例如，可以通过材料的结构设计，诱导干细胞在再生材料中的定域化生长和选择性分化， 从而实现具有复杂结构和功能的组织和器官的再生，如一体化的骨和软骨，或含有血管的心肌与肝等实体器官。
项目
1. 国家重点研发计划项目（负责人）：生物材料表面/界面及表面改性研究，2016.7-2020.12。
2. 国家自然科学基金重点项目（负责人）：智能响应性梯度医用高分子及其调控细胞迁移行为研究，2015.1.1-2019.12.31。
3. 国家自然科学基金面上项目（负责人）：细胞选择性梯度材料表面蛋白质粘附的时空演化及其对细胞迁移的影响，2014.1-2017.12。
4. 973项目“生物医用材料组织诱导作用的分子机制与设计原理”课题（负责人）：诱导组织形成的材料表面/界面特征及其与蛋白及细胞相互作用的定量关系，2011.1～2015.12。
5. 国家自然科学基金重点项目（负责人）：调控细胞迁移与分化的梯度医用高分子材料研究，2010.1～2013.12。
6. 国家自然科学基金（负责人）：层状组装聚合物超薄膜的压缩与图案化生物功能材料制备，2008.1～2010.12。
