组织工程学是临床医生、材料工程师、化学家和生物学家共同试用细胞和生物材料创造功能性组织的新领域。“组织工程学”这个名称是1987年被正式提出的，最早的定义是：“应用工程学和生命科学的原理和方法，认识哺乳动物正常和病理组织中结构－功能关系，并开发生物代用品，以恢复、维持或改善组织的形态和功能”。随着组织工程学研究的深入和发展，它的内容和范围在不断扩大，近年来，有人将生物材料诱导细胞分化、组织再生亦归于组织工程学范畴，其定义也将会有所更改。
　　组织工程的基本做法是：取少量自体组织，分离出某种细胞,在体外进行培养,使其扩增后，将高浓度、有活力的细胞接种到一种生物相容性好、可生物降解而被机体吸收的、具有预制形态和空间结构的合成聚合物或天然的基质中，该材料可为细胞提供生存的三维空间，有利于细胞进行气体交换，获得足够的营养物质，排除废料，使细胞在三维支架上生长。再将此细胞－支架复合物植入体内或缺损部位，在生物支架逐步降解吸收过程中，种植的细胞继续增生繁殖、相互贴附、分泌细胞外基质，形成新的具有特殊功能和形态的相应组织和器官，达到修复缺损和重建功能的目的。近年来，在种子细胞、支架材料和组织构建三个方面都有了新的发展，研究的内容不断扩大，学者们已试用各种不同的方法，研究了生物性人造软骨、骨、皮肤、粘膜、角膜、肌腱、肌、心脏瓣膜、神经、血管、气管、小肠甚至人造肝和人造胰等组织，取得了令人鼓舞的进展和成就。
　　组织或器官的功能障碍或丧失，是人类健康面临的重要危害之一，也是人类疾病和死亡的最主要原因。在美国每年有数以百万计的人患有各种组织或器官的功能障碍或丧失，需进行800万人次手术修复，年耗资超过400亿美元。有心血管患者5800万，冠状动脉患者1400万，估计费用是美金2740亿元/年。治疗糖尿患者的估计费用每年超过美金1000亿元〔1～25〕。美国国家健康基金委员会已将组织工程作为五大资助项目之一，并以年20%的速度递增。全世界已有近百家大公司投资和开发组织工程产品及相关设备和材料。仅在美国从事组织工程的公司，其总资本价值已超过35亿元美金，并按年22.5% 递增。雇佣了2500多名科学家，年经费为美金4亿5千万元。估计组织工程产品总的市场潜力仅在美国是每年美金800亿元〔1〕。

1　组织工程学发展史及内容

　　组织工程发展的前提条件之一是细胞培养技术，即能在实验室的人工环境下使细胞生长。这是近50年间对于生物细胞性质和行为研究的重大发展。生物细胞是任何活体的基本组成单位，具有同活体一样的两个基本功能：生长繁殖和新陈代谢，即在一定条件下，可以存活并发挥功能。细胞培养技术的出现，大大加速了细胞生物学的进展。细胞生物学研究既有细胞的生物化学方面，也包括细胞的生物物理学方面。生物力学的工程师们已在研究许多细胞现象的力学性质，并正应用这些力学原理来了解细胞的结构和功能。
　　哺乳类细胞对营养的要求很复杂，所以要想成功地培养某一特定种类的细胞，用什么介质来培养细胞就很重要。细胞培养中另一重要因素是细胞在什么表面上生长，这一表面的特性包括其超微结构和表面化学性质，可能诱发细胞的变化。
　　最初的“组织培养”是将绞碎的组织置于合适的营养物中，在试管内研究的。随后，将组织分离到它的功能性细胞成份，并在20世纪50年代产生了大量的细胞培养的离体研究。最近+几年流行的是“组织培养技术”，即将细胞安排在三维结构中，研究细胞间的相互关系的体外试验；而随后的逻辑阶段是在体内再造功能性组织。目前细胞培养技术进一步普及，CO2细胞孵箱、超净工作台及各种细胞培养液问世，使几乎所有的人体细胞均可以进行体外培养，再辅以细胞的冻存与复苏、细胞克隆和转基因技术、对胚胎干细胞定向诱导、分化技术以及启用生物反应器（bioreactor）或灌注培养系统（perfusion culture system）培养细胞，为组织工程的发展提供了坚实的基础。

责任编辑：姚红祥