本方向重点围绕人类健康和国民经济的重大需求，将流变科学的理论、方法和技术与细胞生物学、分子生物学技术相结合，致力于力学环境/刺激对生命体健康、疾病或损伤的影响，以生物流变学为优化指导原则研发功能生物材料、人造生物组织替代物和生命系统器材与装置。研究生物材料与细胞/组织相互作用及分子机制。主要研究内容：1）骨/关节生物医用材料设计及应用；2）韧带修复材料设计及生物流变学研究。着重于：a. 骨/关节硬组织修复、替代材料设计新方法；b. 基于生物流变学韧带修复材料研发及力学调控机制。

1、骨/关节生物医用材料设计及应用

（1）材料性质调控细胞流变性的基础研究

利用自组装技术、纳米技术、表面图案化技术和分子生物学技术等探索材料性质(表面化学、微/纳米拓扑结构、表面能，材料力学，构造等)调控细胞（粘附、迁移及分化）流变性的影响规律；研究材料界面微环境调控细胞流变性和细胞行为的基本规律和机制，为设计能诱导合适细胞或组织流变性的生物材料或支架，即生物流变适应性材料或支架提供指导。开展钛合金界面微/纳图案化研究，发展新型构建技术，揭示细胞(成骨细胞/骨髓基质干细胞)与钛合金界面的生物学响应规律及分子机制。开展钛合金材料药械结合研究，建立抗菌/抗炎界面构建新方法，研发具有原位局部抑制骨质疏松发展的新型钛基植入体，以动物模型验证、优化实验设计。

（2）生物流变适应性材料及其应用

以生物相容性和生物流变适应性为指导，设计制造具有仿生、形状记忆、智能、抗非特异性蛋白吸附等功能的生物材料和支架，应用于骨组织、肌腱、血管的修复与再生，解析组织修复与再生的生物流变学机制，以期构建合适的医用组织替代物；开展基于介孔硅/四氧化三铁磁性纳米颗粒的药物控释系统研究，建立合成不同粒径、孔径及形貌的纳米颗粒的合成方法，开发针对肿瘤治疗的响应性(pH、温度、还原响应、光等)的纳米靶向药物控释系统，体内外实验验证其有效性，探究细胞/组织转运途径及分子机制。

2、韧带修复材料设计及生物流变学研究

包括重点研究软组织损伤修复等的病理生理机制以及探索组织修复相应的防治技术和方法；组织修复中的生物力学研究--力学微环境与细胞的归巢、分泌及分化；软组织(如前交叉韧带等)损伤与修复机理和基因调控；力学刺激下细胞生物学响应、细胞与材料表面间相互作用；力学微环境对干细胞生长、增殖、分化及迁移的调节及相关规律；检测细胞及其内部结构和力学特性的新技术和方法。