液态晶体，这种用于手机、显示器和其他电子设备显示信息的相变材料，也可以实时报告胚胎干细胞的分化过程。分化是胚胎干细胞逐渐转变为功能特定的成体细胞类型或所谓的“细胞谱系”（包括皮肤、心脏或脑）的过程。

干细胞研究面临的主要挑战是如何引导分化沿着明确、可控的谱系进行。在实验室中培养的干细胞往往以不受控制的方式分化，产生混合的细胞群，几乎没有医学用途。

现在，美国国家科学基金会资助的材料研究科学与工程中心（MRSEC）的威斯康星大学麦迪逊分校研究人员已经证明，通过在细胞生长时对其施加机械应变，可以显著减少甚至消除干细胞的不受控分化。

在《先进功能材料》3月刊的一篇文章中，该团队报告了一种基于液态晶体的细胞培养系统，该系统有望实现对人胚胎干细胞与合成材料之间相互作用的实时控制，包括在胚胎干细胞生长时对其施加应变的可能性。

化学与生物工程助理教授Sean Palecek说：“干细胞往往比分化后的细胞更小、形状更紧凑。分化后的细胞看起来更伸展，它们对生长基质施加不同水平的力。这种力可以被液态晶体读取。通过简单的液态晶体纹理和颜色变化，我们的细胞培养系统能够实时报告细胞与底层支撑物的相互作用。”

目前，研究人员有几种监测细胞分化的方法。Palecek说，最简单的方法是观察细胞，以细胞形态作为线索。更准确的方法是使用分子标记。将抗体针对这些标记放置，以确定它们是否与细胞结合。这种方法虽然更准确，但不能提供实时数据，而且细胞通常必须被杀死才能分析标记。

化学与生物工程教授兼MRSEC主任Juan de Pablo说：“这种新设计的细胞培养系统开启了干细胞研究的新范式。最终，我们希望利用液晶材料向干细胞传递所需的物理和化学信号，以控制其分化，并报告细胞或组织的特定反应。这项研究也是我们独特努力的一个例子，将先进材料工程与胚胎干细胞研究相结合，这将有助于加速基于干细胞的疗法惠及社会的速度。”

除了Palecek和de Pablo，该论文的作者还包括前博士后研究员Nathan Lockwood、研究生Jeff Mohr、研究员Lin Ji、兽医学院（眼科学）和生物医学工程教授Christopher Murphy，以及化学与生物工程教授Nicholas Abbott。