廣義地說,組織工程就是利用細(xì)胞、細(xì)胞支架和細(xì)胞信號(hào)(機(jī)械的和化學(xué)的)的特定組
合制造出具有生理功能的三維(3D)活組織和器官的過程。過程可從患者或捐助者細(xì)胞開
始。這些細(xì)胞可以是處于干細(xì)胞階段的不成熟細(xì)胞,也可以是已經(jīng)能執(zhí)行組織功能的成熟度
不一的細(xì)胞,往往混有一些細(xì)胞類型(如肝臟細(xì)胞和血管細(xì)胞).工程的過程本質(zhì)上就是誘
導(dǎo)細(xì)胞形成組織,由于這些過程是要形成復(fù)雜而有層次的、具天然組織特征的結(jié)構(gòu),因此需
要有物理支持(一般是某些形式的3D支架),并在適當(dāng)時(shí)間和部位提供一些化學(xué)和機(jī)械信
號(hào)。組織工程應(yīng)用大致可分為治療性應(yīng)用和診斷性應(yīng)用兩類。前者,組織可在患者身上培
養(yǎng),也可在體外培養(yǎng)后再移植到患者身上;后者,離體培養(yǎng)的組織是用來作藥物代謝與吸
收、毒性以及病原性等檢測(cè)。兩類應(yīng)用所需的材料各有不同,但互有重登。
細(xì)胞形成組織的過程是一連串協(xié)調(diào)的過程,時(shí)間范圍可以從秒到周,尺寸可從0. 0001
10cm。目前生物材料和支架的研究和開發(fā)所要解決的問題跨越整個(gè)跨度。這種研究開發(fā)的
目的,一方面,需要在分子與細(xì)胞水平上對(duì)過程的基礎(chǔ)生物學(xué)和生物物理學(xué)進(jìn)行研究,從而
了解哪些過程是可以自身完成,哪些過程需要為之提供條件。目的是要開發(fā)出新的手段,用
于細(xì)胞行為的基本研究,繼之.引出生物活性更好的生物材料。另一方面,需要支架來引導(dǎo)肉
眼所能見的組織形成過程.治療的支架是用可被體內(nèi)吸收和降解的聚合物制作而成的。其中
有兩個(gè)關(guān)鍵的課題:一是組織工程廣泛使用的第一代可降解聚合物是從外科所采用的其他材
料改制而成的,機(jī)械和降解特性上存在一些缺陷,因此需要開發(fā)新的可降解材料;另一是如
何將這些比較柔軟的聚合物制成具有形狀的支架和具有能引導(dǎo)組織生長(zhǎng)的、內(nèi)部多孔的復(fù)雜
的構(gòu)造。各種各樣新方法的開發(fā)都需在成本、可靠性、政府管理規(guī)章和社會(huì)認(rèn)可等這些傳統(tǒng)
的工程約束下進(jìn)行。