(1) 提出了利用水凝胶基质的微观刚度非均匀特性对3D凝胶内部的细胞的几何形状尺寸以及分化状态进行控制的方法（参见图1，本lab从2020年开始提出“纳米聚簇交联”进而实现凝胶的微观刚度非均匀），并通过实验进行了详细论证。这对于研究细胞与外基质之间的相互作用以及微组织结构的可控生长提供了有力的技术手段，也为后续将研究的生物混合型传感及执行器装置奠定了机理及技术方面的基础。如图1所示，细胞在聚簇交联水凝胶内，出现nano-scaled durotaxis现象，进而使得细胞极化过程中的伸长现象得以进一步增强。图2是一个形象的比喻：人类攀岩时通常更倾向于抓住更结实稳固的“锚点”（灰色圆），而不是有些松动不稳固的“锚点”（白色圆），细胞也具有类似的寻找“硬锚点”的智能行为。论文2022年被期刊Journal of Applied Polymer Science上的论文所引用，认为本文构建了三维凝胶网络的异质性，这是对本文凝胶非均匀微观组成设计的肯定，同时也认为本凝胶的强度较低。这是由于所属研究领域的不同，本文中的凝胶强度在干细胞3D培养模型方面已经足够。详细内容参见本lab论文：Quantitatively Designed Cross-Linker-Clustered Maleimide–Dextran Hydrogels for Rationally Regulating the Behaviors of Cells in a 3D Matrix, ACS Applied Bio Materials, 2020, 3, 9, 5759–5774.
（2）首次发现并证实了“聚簇交联水凝胶”对干细胞的力学特性调控的可行性。结果表明间充质干细胞的弹性变形在凝胶簇聚度增高到一定程度后增强，即细胞的机械模量降低。这为引领新的细胞力学调控模式奠定了基础。本文被期刊Expert Reviews in Molecular Medicine上的综述论文引用，引文在The cytoskeleton这一节中介绍了本文中凝胶材料的交联方式，并认为此类凝胶能够作为生物活性分子的载体；本文被期刊论文Polymers, 2021, 13(19): 3301引用，引文引述了本文中“刚度更大的凝胶结构能够增强细胞骨架的组织特性”的结论，这对其讨论所合成凝胶材料的特性起到了支撑作用。本文被期刊论文Small, 2022, 2200951 引用，其在结论部分引用本文进行新近研究成果间的对比，并陈述了其与本文同样进行了细胞在3D受限微环境中基质刚度和粘弹性对细胞命运影响方面的影响，区别在于其进行了刚度和粘弹性因素的解耦分析。
在具体研究中，通过原子力显微镜（AFM）实验测量验证了聚簇交联水凝胶确实可以改变细胞的弹性模量（图3）；同时水凝胶的宏观流变和溶胀性能几乎不受凝胶聚簇交联的影响，且凝胶基质的整体上平均弹性模量变化受聚簇交联的影响非常小（采用了旋转流变仪进行实验测量）。试验结果表明3D葡聚糖水凝胶内培养48小时后，间充质干细胞的弹性变形在凝胶聚簇度增高至一定程度后增强，即细胞的弹性模量降低。这就证实了该水凝胶聚簇交联方法调控细胞机械模量的可行性，详细内容参见本lab论文Spatial micro-variation of 3D hydrogel stiffness regulates the biomechanical properties of hMSCs[J]. Biofabrication, 2021, 13(3): 035051.
