可以看到，用于組織工程的生物材料—組織工程支架材料是組織工程的基礎(chǔ)，是組織工程領(lǐng)域中的一個(gè)不可或缺的環(huán)節(jié)，因此組織工程支架材料自然形成了組織工程的一大分支。
近年來(lái)，組織工程支架材料這一領(lǐng)域的研究極為活躍，人們不僅在組織工程的最早產(chǎn)品人工皮膚領(lǐng)域進(jìn)行了更為完善聽研究和開發(fā)，同時(shí)，在諸如人工骨、軟骨、神經(jīng)、血管材料等各系統(tǒng)，都進(jìn)行了大量的研究和控索。
組織工程支架材料是根據(jù)材料用于不同人體組織，并根據(jù)具體替代組織具備的功能所設(shè)計(jì)的。組織工程支架材料包括：骨、軟骨、血管、神經(jīng)、皮膚和人工器官，如肝、脾、腎、膀胱等的組織支架材料。下面分別對(duì)這些組織工程支架材料加以敘述。
一、骨組織工程支架材料
1、人工骨的支架材料功能
人的骨頭在人體中起一支撐人體重量，維持人體力學(xué)平衡的功能，因此，人工骨的組織工程支架材料必須具備以下兩個(gè)功能。
�。�1） 有一定機(jī)械強(qiáng)度以支撐組織的高強(qiáng)度材料，以保證材料植入人體后，有支撐體的重量，不改變骨骼形狀。
�。�2） 有一定生物活性可誘導(dǎo)細(xì)胞生長(zhǎng)、分化，并可被人體降解吸收。
在組織工程出現(xiàn)以前的第一種功能的材料為非降解性材料，僅起到支撐固定的作用。存在的一個(gè)問(wèn)題是：在骨頭愈合后，必須進(jìn)行第二次手術(shù)取出這種材料。
第二種功能的材料主要是給細(xì)胞提供三維生長(zhǎng)空間，其本身具有生活性，可誘導(dǎo)細(xì)胞分化生長(zhǎng)和血管的長(zhǎng)入，以形成活的骨組織，使其具有人骨的功能和作用。
以上兩面三刀個(gè)對(duì)骨支架材料要求的條件可以歸結(jié)為：組織工程支架材料是具有一定強(qiáng)度并具有生物活性的可降解材料。
2、人工骨支架材料研究進(jìn)展
人工骨支架材料可分為兩類，即生物降解和非生物降解型。
早期的人工骨支架材料都是非生物降解型的，這類材料有：高聚物（碳素纖維，滌綸，特氟隆），金屬材料（不銹鋼，鈷基合金，鈦合金），生物惰性陶瓷（氧化鋁，氧化鋅，碳化硅），生物活性陶瓷（生物玻璃，羥基磷灰石，磷酸鈣）等。
這些材料的特點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度高（耐磨、耐疲功、不變形等，生物惰性（耐酸堿、耐老化、不降解）。但存在二次手術(shù)問(wèn)題，因此人們開始研究使用可生物降解并具有生物活性的材料，這類材料有纖維蛋白凝膠、膠原凝膠、聚乳酸、聚醇酸及其共聚體、聚乳酸和聚羥基酸類、瓊脂糖、殼聚糖和透明質(zhì)酸等多糖類。
目前研究和使用的骨組織支架材料是降解材料或降解和非降解材料的結(jié)合。
二、神經(jīng)組織工程支架材料
理想的人工神經(jīng)是一種特定的三維結(jié)構(gòu)支架的神經(jīng)導(dǎo)管，可接納再生軸突長(zhǎng)入，對(duì)軸突起機(jī)械引導(dǎo)作用，雪旺細(xì)胞支架內(nèi)有序地分布，分泌NTFs等發(fā)揮神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)作用，并表達(dá)CAM、分泌ECM，支持引導(dǎo)軸突出再生。
以往用于橋接神經(jīng)缺損的神經(jīng)套管材料有硅膠管、聚四氟乙烯、聚交酯、殼聚糖等。如以硅膠管為外支架，管內(nèi)平行放置8根尼龍錢作為內(nèi)支架的“生物性人工神經(jīng)移植體”。
目前用于人工神經(jīng)導(dǎo)管研究的可降解吸收材料有聚乙醇酸（PGA）、聚乳酸（PLA）及它們的共聚物等。也有用聚丙烯腈（PAN）和聚氯乙烯（PVC）的共聚物制作神經(jīng)導(dǎo)管，內(nèi)壁具有半透膜性質(zhì)，僅能允許分子量小于50KD的物質(zhì)通過(guò)，使再生軸突能從導(dǎo)管外獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生長(zhǎng)因子，并避免纖維疤痕組織的侵入。但因其不能降解，在完成引導(dǎo)再生軸突通過(guò)神經(jīng)缺損段之后，仍將長(zhǎng)期留存于體內(nèi)，有可能對(duì)神經(jīng)造成卡壓。
戴傳昌、曹誼林制備了聚羥基乙酸（PGA）纖維支架，其上接種體外培養(yǎng)擴(kuò)增的雪旺細(xì)胞（SC）形成一種組織工程化周圍神經(jīng)橋接物。沈尊理等則利用生物可吸收纖維PDS作為膠原神經(jīng)導(dǎo)管內(nèi)部的三維支架結(jié)構(gòu)，種植雪旺細(xì)胞，形成一種人工神經(jīng)。葉震海、顧立強(qiáng)利用自行研制的PLA管作為外圍的神經(jīng)導(dǎo)管，以生物可吸收縫線PGA纖維作為內(nèi)部縱行三維支架結(jié)構(gòu)，種植SC；發(fā)現(xiàn)SC可以貼附于PLA管壁、PGA纖維生長(zhǎng)，引導(dǎo)再生軸突生長(zhǎng)向前。
選擇適宜的生物材料，使SC與生物材料粘附，加入生長(zhǎng)因子，對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)與可降解吸收生物材料經(jīng)體外培養(yǎng)，在體內(nèi)預(yù)制呈類似神經(jīng)樣SC基膜管結(jié)構(gòu)（眾多縱行中空管獎(jiǎng)結(jié)構(gòu)），使人工神經(jīng)血管化或預(yù)制帶血管蒂，并保證SC存活、增殖并有活性，這此將成為今后的研究熱點(diǎn)。
神經(jīng)修復(fù)的組織工程支架材料一類是取自于自體的神經(jīng)、骨骼肌、血管、膜管的天然活性材料，另一類是非生物活性材料，例如脫鈣骨管、尼龍纖維管、硅膠管、聚氨酯等。神經(jīng)支架材料的功能有兩種。
�。�1） 必須為神經(jīng)的恢復(fù)提供所需的三維空間，即要保證神經(jīng)導(dǎo)管具有合適的強(qiáng)度、硬度和彈性，使神經(jīng)具有再生的通道。
（2） 要保證其有理想的雙層結(jié)構(gòu)：外層提供必要的強(qiáng)度，為毛細(xì)血管和纖維組織長(zhǎng)入提供營(yíng)養(yǎng)的大孔結(jié)構(gòu)；內(nèi)層則可起到防止結(jié)締組織長(zhǎng)入而起屏障作用的緊密結(jié)構(gòu)。因此，神經(jīng)修復(fù)所用支架材料一般為：外層是強(qiáng)度大、降解速率慢的可降解材料，內(nèi)層為具細(xì)胸生長(zhǎng)活性的降解材料。用于神經(jīng)修復(fù)的內(nèi)層材料多為膠原和多糖。目前研究和使用的多為膠原和聚乳酸的雜化材料。
三、血管組織工程支架材料
血管支架材料類似于神經(jīng)支架材料，其結(jié)構(gòu)上也分為雙層，但內(nèi)層不同于神經(jīng)支架材料的是其為與血液相容性好的生物活性材料，該類材料要求不僅具有生物活性，同時(shí)還要具有抗凝血和抗容血作用。這類材料一般為經(jīng)過(guò)表面修飾的降解材料，外層材料必須為保證內(nèi)層材料細(xì)胞生長(zhǎng)提供一定的支撐強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和韌性。
1、血管支架材料的類型
最早的外層材料一般為尼龍、聚酯等無(wú)紡布或無(wú)紡網(wǎng)等。目前，該類材料應(yīng)用較多的為膠原或明膠蛋白包埋的或表面處理的可降解材料的無(wú)紡網(wǎng)，例如：聚乳酸、聚羥基酸和多肽等的無(wú)紡布或無(wú)紡網(wǎng)等。
2、血管支架材料的研究進(jìn)展
20世紀(jì)50年代問(wèn)世的Dacron是最早應(yīng)用的人工血管，由于它對(duì)凝血系統(tǒng)有激活作用而只能對(duì)大口徑血管有較短的替代作用。以后又開發(fā)利用四氟乙烯（ＰＴＦＥ）、聚氨基甲酸乙酯（Ｐoroussegmented Polyurethane）、膨體聚四氟乙烯（e-ＰＴＦＥ）等，并通過(guò)多種方法改變材料的物理性狀、表面特點(diǎn)，以達(dá)到血管植入的要求。
（1）人工材料上打孔，使之形成多微孔結(jié)構(gòu)，一者提高材料的順應(yīng)性，與自體血管彈性相匹配，二者使用周圍毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胸通過(guò)微孔長(zhǎng)入內(nèi)膜層，覆蓋內(nèi)表面。Ａlexander.w.Clowes證實(shí)６０pePTFE移植后形成內(nèi)皮細(xì)胞層，主要依靠周圍毛細(xì)血管經(jīng)微孔處長(zhǎng)大，而不是吻合口兩端內(nèi)皮細(xì)胞的延伸生長(zhǎng)，（兩端的延伸僅約２cm），并指出完整的內(nèi)膜層會(huì)減少平滑肌的過(guò)度增和。Ｍatsuda采用激光在聚氨基甲酸乙酯膜上打孔，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的爬行覆疬。
�。�2） 采用各種可降解涂層以減輕血小板及血細(xì)胞的粘集，并希望隨著涂層逐步降解，內(nèi)皮細(xì)胸逐步爬行覆蓋。Ｓatoshiniu等采用多聚環(huán)氧化合物做交聯(lián)劑，在人工血管上形成明膠－肝素涂層抑制血小板的聚集、纖維素的形成，同時(shí)利于吻合口內(nèi)膜的長(zhǎng)入。Ｈimyukinkito在血管假體內(nèi)表面涂布硫酸軟骨素（ＣＳ）及透明質(zhì)酸（ＨＡ），外表面涂以明膠層，以達(dá)到內(nèi)表面抗血小板、血細(xì)胞吸附，外表面吸引周圍組織長(zhǎng)入的目的。ＡrumaＮ在內(nèi)膜剝脫的血管周圍放置浸有內(nèi)皮細(xì)胞的明膠海綿，利于內(nèi)皮細(xì)胞的遷移及旁分泌等作用減少內(nèi)膜的增生。
�。�3） 人工血管內(nèi)皮化 由于內(nèi)皮細(xì)胞在抗血栓形成、抑制血小板聚集、分泌血管活性因子等方面的重要作用，人們很早就設(shè)想在人工血管內(nèi)表面形成內(nèi)皮細(xì)胞的襯里，以達(dá)到模擬自體管的目的。宿主內(nèi)皮細(xì)胞由吻合口向人工血管內(nèi)遷徙僅限于吻合口周２cm，而毛細(xì)血管通過(guò)管壁的長(zhǎng)入、循環(huán)內(nèi)皮在人工血管表面的沉積這兩種途徑的原因、機(jī)制效果不清，有待進(jìn)一步研究。于是將新鮮獲取或體外培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞址接種植于人工血管的內(nèi)表面，成為首選的努力方向。
四、肌腱組織工程支架材料
1、肌腱與韌帶支架材料的功能
肌腱與韌帶組織中的功能細(xì)胞分別是肌腱細(xì)胞和成纖維細(xì)胞，二者在組織來(lái)源上均屬成纖維細(xì)胞型，但肌腱細(xì)胞分泌Ｉ型膠原，而成纖維細(xì)胞分泌Ｉ、Ⅱ型膠原。因此，肌腱組織支架材料必須可降解，但一定要是降解時(shí)間較長(zhǎng)的材料。
2、肌腱與韌帶支架材料類型
20世紀(jì)70年代肌腱支架材料一般使用硅橡膠、尼龍聚酯、碳纖維等，目前使用的多是聚酯聚二氧雜環(huán)烷等。
五、皮膚組織工程支架材料
人工皮膚材料在生物醫(yī)學(xué)工程材料中已有論述，在此不再贅述。
六、 角膜組織工程支架材料
人工角膜材料要求透明，吸水，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，屈光性好等特點(diǎn)，同時(shí)，要求可降解。以前常用的材料為HAMA、PMMA，近來(lái)來(lái)，多采用膠原和聚醇酸等材料。
七、 肝、胰、腎、泌尿系統(tǒng)組織工程支架材料
肝、胰、腎、泌尿系統(tǒng)使用的組織工程支架材料多為可降解材料，目前這方面研究和使用的材料，主要以天然蛋白、多糖與合成高聚物雜化的可降解材料。例如：用于肝組織工程支架的血纖維和聚乳酸，用于泌尿系統(tǒng)的聚乙醇酸等。