一、纳米级凹凸结构的空间排布对细胞行为的影响
借助于先进的电子束刻蚀（electron beam lithography）手段，Dalby等人成功制备得到了尺寸和规整度均可调节的纳米级凹痕结构（nanopit）阵列，进而系统而深入地研究了纳米级凹痕结构的空间分布特征对细胞行为的影响。有趣的是，他们发现即使是在不含诱导液的基础培养液中培养3～4周后，具有纳米级凹痕结构（高度和直径均在纳米级别）的表面仍能对细胞的分化行为产生显著影响，且这一效应与纳米级凹痕结构的规整或无规排布有关：与平整膜和规整阵列相比，细胞在无规排列的纳米级凹痕结构表面表达了更多的成骨特征性蛋白，如骨桥蛋白（osteopontin，OPN）和骨钙蛋白（osteocalcin，OCN）。此外，无规的纳米级凹痕结构排列还促使其表面的干细胞分泌产生了骨矿物质（bone minerals）。这一纳米因素对干细胞成骨作用的诱导几乎达到了与成骨诱导液类似的作用。
此外，该课题组后续的研究还筛选出了一种能够长时间维持干细胞表型（即干性维持）的特殊纳米阵列。该研究结果显示即使经过长达2个月的体外培养扩增，人骨髓基质干细胞在具有规整纳米级凹痕结构（直径120nm，高度100nm，中心间距300nm）的聚己内酯材料表面依然表达出了明显的干性标记物STRO-1（a murine IgM monoclonal antibody，也被称为 MoAb）和 ALCAM（activated leukocyte cell adhesion molecule，亦被称为 CD166）。 这两类干性标记物在平整膜和无规纳米级凹痕结构[直径120nm，高度100nm，中心间距范围为（300±50）nm]表面则未见明显表达。
更为深入的实验还证实，这一效应并不随着干细胞种类和基底材料类别的变化而改变：更换细胞种类（骨髓来源的基质干细胞，脂肪组织来源的基质干细胞）和材料类别（聚碳酸酯、聚苯乙烯）后均得到同样的结论。进一步的纳米特征参数对比实验发现，凹痕直径为500nm且覆盖率为20%的规整表面能够提供最优的干性维持能力。
除上述具有代表性的研究工作外，还有大量的研究报道证实二氧化钛（TiO2）纳米管的直径、碳纳米管的排列方式、纳米纤维的尺寸等纳米因素亦能显著影响干细胞的黏附和分化等行为。