多能干细胞安全诱导新方法，加速人源胚胎干细胞向神经元分化

目前，随着医学、生物技术等学科的发展，再生医学已经成为一种研究多种疾病可能的学科平台，包括因年龄、疾病或创伤而受损的组织和器官，以及先天性缺陷均有望通过再生医学得以“治好”。另外，再生医学平台还为传统药物开发提供了全新的药物筛选及毒理评价体系，开启了广泛医药开发的全新思路。

此次研究团队所做的工作，也旨在进一步开拓新技术在再生医学上的应用。

通过将柔性印刷电路板  (FPCB) 直接夹在压电基板上来实现产生表面声波  (SAW) 的细胞刺激器 （FSCS） ，并研究其对人源胚胎干细胞 （hESCs） 向神经元分化的影响。

FPCB使用的是柔性材料，具有良好的机械性能，可以在高温、高压等恶劣工况下使用。由此加工后的细胞刺激器可以长时间放置于培养箱中且保持工作的稳定。

而柔性FPCB与压电材料通过物理方法形成紧密健合后，能有效地生成SAW。所谓的SAW是一种能量集中于表面的超声波，特别适合与表面贴壁细胞发生作用。通过优化控制参数，SAW在干细胞培养基中产生了极高速度的液流，使培养体系中的溶解性物质与细胞之间的物质传递速率极大提高。

值得一提的是，目前，SAW器件通常是通过光刻工艺制造的，比如在铌酸锂（LiNbO 3  ）等压电基板上加工图案化叉指换能器 （IDT） 。

而为了在未来再生医学的应用中，尽量减少对制备 SAW 设备的洁净室设施的强烈依赖，此次研究团队还探索了一种全新的技术 ——基于 FPCB SAW 的细胞刺激 （FSCS） 器件。

研究结果显示，使用FSCS器件可以减少刺激时间并更为适应细胞培养的特殊环境。SAW的能量、频率也更为可控，其波长与细胞大小接近，可以直接对细胞进行操控。

对SAW的工作参数，进行了完全按照干细胞分化所需的能量“量身定做”，在细胞上形成每秒几千万次的微波振动而激发干细胞的活性。同时，通过优化控制参数，SAW在干细胞培养基中产生了极高速度的液流，使生化因子与细胞之间的物质传递速率极大提高。

其中，装置中 SAW 和培养基之间的相互作用可以通过数值和分析模型来解释，来自 PDMS-LiNbO3-流体接触点的边缘波和平面波的参数由下面的模型确定：θR=sin-1（C1/C2）；对于SAW边界条件则由下式确定：ν=-