美国国立卫生研究院 (NIH) 下属的国家综合医学科学研究所向马萨诸塞大学阿默斯特分校机械与工业工程副教授孙玉兵颁发了 190 万美元的“最大化研究者研究奖”，以支持对细胞间因损伤或生长而造成的间隙闭合过程背后的基本原理的探索。这项研究有可能推动我们对伤口愈合、细胞再生疗法和胚胎发育的理解。
所研究的间隙大小为0.5至5毫米，这在生理上更相关，并且在该领域相对较大。
通常，当人们研究这些间隙闭合过程时，他们会留下一个非常小的间隙——只有几个细胞大小。这个间隙比那要大——不只是几个细胞，而是数千个甚至更多。”
孙玉兵，马萨诸塞大学阿默斯特分校机械与工业工程副教授
“我们的最大目标是真正从理论上理解：各个因素对这个过程分别有什么贡献？”他说，“当多个因素同时参与时，哪一个因素会调节其他因素？”
作为间隙闭合过程的一个例子，他指出了胚胎发育过程中的神经管闭合。“这是一个在动物模型中得到充分研究的过程，但作为一名工程师，我们希望引入一个更受控制的环境来研究个体因素如何调节这一过程，”他说。通常，在动物研究中，研究人员会操纵不同的基因来观察这对发育的影响。“但一切都在同时发生变化，”他解释说。“控制个体因素真的很难。”
相反，孙和他的团队计划创建受控的机械和生化环境，以便他们能够一次研究一个因素。这些因素包括力、间隙几何形状以及基质和组织硬度等。
虽然研究本身重点在于了解差距缩小的基本过程，但孙指出了该研究可以支持未来发展的几个领域。
未来的一个应用是伤口愈合。孙说，目前已经存在一种使用真空杯拉伸皮肤以加速愈合过程的装置——但他们并不完全了解它的工作原理。“目前，许多参数都是根据经验确定的，但如果你了解这个过程，你就可以根据原理进行设计，这样就会变得更有效率，”他说。
这项研究的另一个方向是细胞再生。孙教授指出，新生小鼠和斑马鱼的心脏在受伤后可以再生。“想象一下，如果将缝隙或伤口缝合起来，心脏表面的细胞就可以分化成心脏中的肌肉细胞，”他说。“但人类不具备这种能力。”深入了解缝隙缝合过程可能会启发未来再生心脏细胞的疗法。
孙教授指出，机械医学是一种能够模仿机械线索的药物，他希望在实验室中重现这种线索，这是他目前的基础研究可能带来的成果。“你不是直接应用机械线索，而是使用药物来模仿这种效果，”他说。
