干细胞是神经再生修复的重要种子细胞之一，牵张或者电刺激单独作用可以诱导神经元生长、轴突和神经突生长，以及干细胞的神经向分化，进一步研究复杂的物理微环境对干细胞向神经细胞分化的影响及其机制，不仅对阐明其再生机理有重要的意义，同时也有重要的临床应用前景。

本研究团队自主研制了一种能够同时加载牵张和电联合刺激的多模态组织工程反应器。利用该装置，对表皮生长因子和成纤维细胞生长因子诱导的骨髓间充质干细胞（BMSCs）加载牵张和电联合刺激，结果表明，牵张和电联合作用能够明显增加神经细胞标志物的基因和蛋白的表达，细胞具有更多分支和更长突起，显著提高了细胞胞内cAMP的水平以及乙酰胆碱、氯化钾刺激后细胞的胞内钙流信号，联合作用比任一因素单独作用可以更好地促进BMSCs向神经细胞方向的分化。

此外，通过转录组分析等研究了牵张和电共刺激诱导BMSC向神经细胞分化的潜在生物学过程和信号通路。发现牵张和电联合可能作用于细胞外基质和膜整联蛋白，引起细胞骨架重排，活化细胞外调节蛋白激酶（ERK1/2）和蛋白激酶B（AKT）途径，从而调节神经分化相关的mRNA 转录和蛋白质合成。