1.2 先进生物材料简介
生物材料的种类繁多，日新月异。生物材料及其制品不仅是临床诊断和治疗的工具或用品，而且对当代医疗技术水平的提高发挥着重要的引导作用。人工器官、组织工程、基因治疗、介入治疗、控释系统、再生医学等已经成为临床医学研究应用的热点和最重要的技术水平标志。为使读者更好地掌握本论著的内容，本节简单介绍几种应用前景良好的生物材料。
1.2.1 天然生物材料
众所周知，人类肌体的基本组成物质，诸如蛋白质、核糖核酸、多糖、一些脂质都是高分子化合物。人类肌体的皮肤、肌肉、组织和器官都是由高分子化合物组成的。天然生物材料是人类最早使用的医学材料之一。由于天然生物材料具有不可替代的优点，人们一直没有放弃对它的深入研究。天然生物材料的多功能性、生物相容性、生物可降解性及其改性与复合，特别是最近对杂化材料的研究，更显示出它的特点，使其成为不可缺少的重要生物材料之一。由于结构和组成的差异，天然生物材料会表现出不同的性质，应用领域也不完全一样。天然生物材料的先进性就在于在体内降解、降解产物对人体无毒且可为人体所吸收等。
1.2.1.1 天然多糖
天然生物材料中的多糖是由许多单糖分子经失水缩聚，通过糖苷键结合而形成的天然高分子化合物。多糖水解后如果只产生一种单糖则称为均聚糖，如纤维素、淀粉等，如果最终水解产物是两种或两种以上单糖则称为杂聚糖，如菊粉等。杂聚糖的种类虽然很多，但其存在量远不及均聚糖。
纤维素是由D-吡喃葡萄糖经由β-1，4糖苷键联结的天然植物多糖，具有不同的构型和结晶形式，是构成植物细胞壁的主要成分，常与木质素、半纤维素、树脂等相伴，是存在于自然界中的数量最多的碳水化合物。纤维素作为生物材料使用的最大问题是加工性能和人体内的可降解性问题，若此问题不解决，纤维素作为生物材料就难以发挥其独特的优越性。
甲壳素是一种来源于动物的天然多糖，在自然界中的产量仅次于纤维素而居第二位，也是现今所发现的众多天然多糖中仅有的具有明显碱性的天然多糖。自然界生物每年合成的甲壳素估计有数十亿吨，而从每年收集的甲壳类动物的废弃物中即可提取数十万吨。
甲壳素广泛存在于真菌、藻状菌、甲壳动物以及节肢动物中，是细胞壁以及菌丝、菌柄和孢子的结构膜的重要组成成分。人体内只含有相应的单糖结构单元，而无甲壳素或壳聚糖的存在。壳聚糖是由氨基葡聚糖（GlcN）和乙酰化氨基葡聚糖（GlcNAc）两种结构单元通过β-1，4糖苷键构成的，是一种纤维增强素，负责维持细胞壁的坚固性，但其作为组织再生或构建的材料是否会与人体内的细胞发生作用而影响细胞的功能或活性尚有待进一步探讨。壳聚糖在体内的降解主要是在人体各种组织和体液中广泛存在的溶菌酶（Lysozyme）的作用下完成的，主要的降解产物是GlcN-GlcNAc，GlcN和GlcNAc。有人发现降解产物中含有麦芽糖，说明壳聚糖中存在α-1，4键连接的葡聚糖。尽管壳聚糖及其降解产物无抗原性，不会产生抗体，但壳聚糖植入人体后会激活其他免疫系统（如免疫细胞、免疫球蛋白或补体分子等）而有“异物”反应。壳聚糖的生物合成是定向地在膜结合蛋白复合物上进行的，链的增长是通过将UDP-GleNA（Uridine Diphosphos-N-Acetylglucosamine）上的GlcNAc依次转移到增长分子的非还原端而逐渐形成的多糖。壳聚糖虽是一种天然高分子，但归根结底是对来源于动物的甲壳素进行处理后的产物，对人体的作用应该不同于人体内固有的糖类。
壳聚糖在组织修复中的应用已经受到国内外的广泛关注，每年有关壳聚糖或甲壳素的论文研究和专利有很多。国内外的研究已经表明，壳聚糖作为人工皮肤材料，具有促进创伤上皮化、形成肉芽组织、加速伤口愈合的功能；作为眼科材料，壳聚糖具有抑制纤维结缔组织、减少疤痕组织形成和促进血管内皮细胞生长的作用，可以用作角膜接触镜、粘弹剂、人工泪液、结膜缓释药膜等；作为神经导管材料，壳聚糖具有有选择地抑制成纤维细胞的生长和促进神经膜细胞生长的功能；作为骨科材料的研究更是日新月异。自然界中的甲壳素的生理功能经常被拿来与纤维素相比较，两者均是在生物复合材料中形成纤维束的胞外多糖。自然界中的甲壳素纤维包埋在蛋白基质中，蛋白与多糖的结合多以共价键形式存在，虽然与多糖结合的蛋白已经能分离和表征，但其中的蛋白质的交联程度及多糖—多肽键的化学结构还不清楚。
虽然国际上许多国家已经批准壳聚糖作为植入人体的生物材料，但国内外临床使用的壳聚糖类植入材料经常出现一些不良现象，其原因有材料的制备加工问题、应用问题以及临床问题，但最关键的是目前的研究主要集中在对其改性、复合、加工及其一般的生物相容性研究上，而对其在体内不同时期的降解产物的组成及其对组织修复过程的影响关注不多，尤其是忽略了降解产物（壳寡糖）及其与蛋白质结合后对细胞功能和性能的影响。
人体内含有许多氨基聚糖，如透明质酸、肝素、硫酸角质素等都含有N-乙酰氨基葡萄糖。这些氨基聚糖的糖链可通过糖苷键共价结合形成蛋白质，从而形成蛋白聚糖。蛋白聚糖单体又可通过非共价键与透明质酸结合形成多聚体。氨基糖在体内可与胶原、弹性蛋白、粘连蛋白结合。骨骺中的硫酸软骨素蛋白聚糖可结合Ca2+，促进钙化。氨基聚糖（肝素）可与血浆蛋白中的凝血因子结合，具有抗凝血作用。肝素还可与脂蛋白脂肪酶结合。硫酸乙酰肝素蛋白聚糖可与FGF（成纤维细胞）因子结合，嵌入质膜中成为跨膜结构，参与细胞—细胞、细胞—基质之间的信息交换等。
1.2.1.2 蛋白质
蛋白质广泛存在于动物和植物体中，作为生物材料应用的主要是结构蛋白，如胶原、弹性硬蛋白等。由于胶原来源广泛，特别是其抗原性低而被广泛应用于医学领域；纤维蛋白原具有特殊的生理功能，如止血、可降解性等早已为人们所应用，故对其做一简单概述。
胶原是人体和脊椎动物的主要结构蛋白，是支持组织和结缔组织（皮肤、肌腱和骨骼的有机部分）的主要组成成分。哺乳动物的皮肤胶原种属差异较小。X射线图显示，由不同种类的动物分离出的胶原极其相似。胶原蛋白中含有大量的甘氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸，同时因为胶原中羟基脯氨酸的含量比较均一，因此通过测量羟脯氨酸的含量可以很容易计算出胶原的含量。
胶原蛋白的基本单位称原胶原蛋白，它是由大约1000个氨基酸基构成的α-肽链所组成的，其分子量约为30万。根据α-肽链结构与组成的不同，胶原可分为由两种不同的α肽链，即由两条α1（I）肽链和一条α2（I）肽链所组成的I型胶原和由三条相同α肽链所组成的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型胶原。它们均具有重复的三重序列结构（甘氨酸-X-Y）n。为了保持胶原的力学性能，应力求在整个过程中保持胶原的纤维状结构和尽可能地避免其变性和降解。胶原分子间因为常存在某些共价交联，所以常不易从动物组织中直接萃取。但是在某些组织中，例如幼小动物的皮肤中存在一小部分相当于约百分之几的胶原，这些胶原未能形成交联或交联不够充分，因而可以用0.5～1 M冷NaCl溶液进行萃取，这样可以破坏醛亚胺交联键。这部分可溶性胶原通常被作为标准品进行研究。
制备可溶性胶原的方法是蛋白酶解法，因为胶原的交联主要发生在原胶原，采用胃蛋白酶解法等可以使原肽区的肽链遭到破坏。用这种方法制备的可溶性胶原主要是截除胶原的原肽末端，而胶原的螺旋体结构仍基本保持不变。胶原溶液是由较多分子形成的聚集体，其溶解性能明显下降。可溶性胶原干燥后和其他蛋白质一样，容易发生变性和非特异性交联，很难再重新溶解。但是采用冷冻干燥法，如果保存方法得当，至少在几个月内可以重新溶解。大部分胶原为酸不溶性胶原，在稀酸中也不能溶解，但少部分会溶胀而被制成胶原分散液。
外科手术一般通过压力和止血海绵控制渗血，胶原海绵高度的止血活性和对体液的吸收，有利于组织，特别是骨组织的再生。胶原还可用作人工肾的透析膜、人工血管、人工肌腱、人工晶体、人工角膜和外科修补材料，亦可作为药物载体制备缓释药物。
纤维蛋白则可简单地定义为纤维蛋白原在生理条件下凝固所形成的一种材料。纤维蛋白原是一种血浆蛋白，在凝血酶的作用下可发生凝固，其在血浆中的浓度为200～500毫克/100毫升。人类和牛血浆的纤维蛋白原的分子量在33万～34万之间，氨基酸的组成相差也不大。除氨基酸外，纤维蛋白原也含有少量糖，半衰期为4～6天。
纤维蛋白和纤维蛋白原的主要区别在于其在生理条件下的不溶性，在没有凝血因子ⅩⅢ参与下制备的纤维蛋白，除可在脲中溶解外，其粘度性质、沉淀性质、光散射性、光学转动性质均和纤维蛋白原相同。纤维蛋白原含有O-磺化酪氨酸和磷酸丝氨酸，因而亲水性基团比例高，含糖残基为4%～5%。对纤维蛋白进行氨基酸分析，结果与纤维蛋白原相似，但含糖组分比纤维蛋白原少10%～20%。纤维蛋白可以用不同方法进行化学改性，其中包括放射性碘化法、用重氮甲烷和甲醛甲基化、与合成高分子进行接枝和在纤维蛋白上进行酶的固定等。
纤维蛋白主要来源于血浆蛋白，因此具有明显的血液相容性和组织相容性，没有毒性和其他不良影响。其作为止血剂、创伤愈合剂和可降解生物材料在临床上已经被应用很久。纤维蛋白的生理功能主要为止血，在人体发生大的创伤时，其凝血机制受血小板粘附、血管收缩和纤维蛋白形成的效率影响。除止血功能以外，纤维蛋白可明显地促进创伤的愈合。在愈合过程中，纤维蛋白被认为有明显的营养价值。从另一角度看，纤维蛋白可作为一种骨架，促进细胞的增长。纤维蛋白还具有一定的杀菌作用，其沉积和移除的相对速率对维持血管完整起着重要作用，这一般归因于其作为外体细胞而能被机体识别。
1.2.1.3 天然无机非金属材料
自然界有许许多多无机非金属生物材料，其中很多是由生命系统参与合成的。生命体中的许多组织或器官，如贝壳、珊瑚、牙齿、骨骼等都是无机非金属材料与生物高分子材料的复合体。天然无机非金属材料的主要成分包括：羟基磷灰石（HAP）、磷酸钙、碳酸钙、珊瑚，以及硅、铝、镁、钛、锆等的氧化物、硼化物、氮化物等。用于生物材料的天然无机非金属材料多为生物矿化材料，而生物矿化材料的合成过程多是细胞的调制过程。由细胞调制过程形成的无机材料与自然界存在的材料最大的差别是前者具有极高的力学强度、很好的断裂韧性以及许多特殊的功能，更重要的是，这些性能是在实验室里无法实现的。
天然无机非金属材料中最常见的是磷酸钙，医学上应用最多的是磷灰石类。磷灰石的化学通式可用M10（XO4）6Z2来表示，其中M是典型的二价金属阳离子，XO4是三价阴离子，Z 是一价阴离子。常用于医学的磷灰石类磷酸钙陶瓷最重要的组成成分是羟基磷灰石，理想的化学式是Ca10（PO4）6（OH）2，理想的钙/磷比为1.67，通常含有CO32-以及镁、钠、氯、氟等微量元素。在骨质中，羟基磷灰石大约占60%，是一种长度为200～400 Å、厚度为15～30 Å的针状结晶，其周围规则地排列着骨胶原纤维。齿骨的结构也类似于自然骨，但齿骨中羟基磷灰石的含量达97%。然而，必须指出的是，合成磷灰石与天然磷灰石相比，在组成上具有较大的差别，多数合成羟基磷灰石实际上含有磷和/或羟基的替代基团，与理想的钙/磷比（1.67）相差较大。HAP基钙磷生物陶瓷因为具有良好的骨传导性，一直以来都备受关注。近来研究者已将工作重心从制备致密的HAP骨替代材料转移到制备多孔HAP或者HAP复合材料，以期改善其生物可降解特性，加速硬组织的再生。同时有研究者采用在HAP中添加少量硅、钛、锌等元素的方式用以提高HAP的成骨能力。骨水泥主要是指硫酸钙类、磷酸钙类。磷酸钙骨水泥（CPC）已经用于人工骨、关节的固定和由各种原因引起的骨缺损填充、脊柱融合植骨、颈椎前路术用骨栓等。
在自然界中，碳酸钙是以文石和方解石的形式存在的，多存在于非脊椎动物的外壳中。到目前为止人类仍不清楚为什么草蛇是由碳酸钙支撑其软组织的，而脊椎动物的骨却由磷酸钙组成。生物体内的碳酸钙不仅有支撑结构的功能，还具有一定的功能性。例如，动物内耳中位于耳膜上的小方解石单晶作为平衡器官可以阻止线性加速度的变化。非晶态的碳酸钙一般是作为钙源附着在植物的叶面上的。一般而言，非结晶碳酸钙是不稳定的，遇水会发生相变。而在生物体中，由于生物大分子的作用，碳酸钙会表现出一定的稳定性。
1.2.2 液晶态生物材料
液晶是一种既像液体一样有流动性，又像晶体一样保持一定程度的有序结构的物质，是一种介于各向异性晶体和各向同性液体之间的有序流体。处于液晶相的物质既具有流体的流动性和连续性，又具有晶体分子的有序性和光学各向异性。根据液晶的生成条件，液晶可分为热致液晶和溶致液晶。热致液晶是指由单一化合物或由少数化合物的均匀混合物形成的液晶。其通常在一定温度范围内才显现液晶相的物质。溶致液晶是一种包含溶剂化合物在内的由两种或多种化合物形成的液晶。在溶液中，溶质分子浓度处于一定范围内时会出现液晶相，溶剂主要是水。溶致液晶中的长棒形溶质分子的长宽比在15左右，引起分子排列长程有序的主要原因是溶质与溶剂分子之间的相互作用，而溶质分子之间的相互作用是次要的。生物膜具有溶致液晶的特征。
现代生物学研究表明，健康的生命体系是一个有机有序的整体，生命的各种复杂的生理生化反应的维持都依赖于有序结构。生命体系中分子的液晶有序现象广泛存在，组成生物膜特有的脂质结构——液晶，已被公认为是细胞的基本构架，是生命的“脊梁”。一些重要的生命功能都是以生物膜为舞台展现出来的，也就是说生命过程中的许多重要功能都与生物膜分子的液晶态构象与运动密切相关。虽然生物膜的结构极为复杂、精巧，但所有生物膜都具有典型的液晶结构，无一例外。正是由于生物膜处于流动的液晶态，许多正常的生理活动如物质转运、信息传导、细胞识别、细胞融合和分裂等才能顺利进行。不难想象，如果脂膜不是液晶，不能流动，蛋白质就不能侧向移动，甚至不能发生变构效应，细胞就不能分裂和融合，生命体就无法生存、成长和繁殖。许多研究已经证明，细胞膜、多肽、核酸、血管内壁及肌体内的其他生物膜，尤其是与血液长期接触的细胞膜表面均处于流动的类脂层液晶态，其组成成分主要有水、类脂和特定的蛋白质（如细胞中的类脂由磷酸酯、胆固醇和糖脂等两亲化合物组成）。从分子水平观察生物体结构，众多的生物分子在体内通过各种有序排列组合，构成细胞、组织和器官。细胞膜、表皮、肌肉、神经、视网膜、蛋白质、脂类、核酸、碳水化合物等，都是由生物大分子在水溶液中有序排列而形成的。生物膜表面的流动性、湿润性和有序性使其具有良好的生物相容性。任何破坏血管内壁有序排列的因素都可导致血栓的形成，任何引起红细胞膜液晶有序排列程度降低的因素都会导致微循环的不通畅。因此可以预言，处于有序流动性液晶态表面的膜材料具有良好的生物相容性。
越来越多的研究表明生命现象中存在着典型的液晶行为。对生物体存在液晶态现象的研究、对液晶态生物材料与细胞相互作用的考察以及对材料液晶特性与生物体生命活动的相互影响的机理探讨，为人们开发新型仿生生物材料、更好地模拟体内组织培养的微环境提供了新的思路，同时也为人工模拟组织器官提供了理论基础，具有广阔的应用前景。
1.2.3 纳米生物材料
纳米生物材料是从材料领域发展出来的一个崭新领域，其研究涉及口腔材料、骨科材料、载药材料、介入导管、血管支架以及许多临床使用的耗材。国际上不少专家学者预言，纳米材料很可能成为21世纪生物材料的核心，其原因是人体的骨骼、牙齿、筋、腿等都发现有典型的由纳米微粒形成并具有纳米结构的纳米复合材料。
从仿生的观点看纳米材料，其应该是人体组织器官的最佳结构材料，具有许多传统材料所不具备的独特的理化性质和生物学效应，在生物医用领域具有广阔的应用前景。荧光量子点、荧光纳米碳及荧光纳米硅等荧光纳米探针在细胞与组织的标记、生物成像、生物传感、疾病诊断与检测等纳米生物医学领域具有重要的应用价值；磁性纳米粒子可用于磁共振成像（MRI）和生物分离等。
纳米材料与医学药物领域的交叉是其必然的发展趋势。如美国MIT已成功研究出了以纳米磁材料为药物载体的被称为“生物导弹”的靶向药物，即让磁性三氧化二铁纳米微粒包敷蛋白质表面携带药物，注射进人体血管后通过磁场导航输运到病变部位释放药物，可减少药物对肝、脾、肾等产生的副作用。再如纳米载体材料可改善难溶药物的水溶性，提高药物的生物利用度、稳定性、安全性和靶向性，从而更好地发挥药物的治疗效果。纳米微粒在医疗临床诊断及放射性治疗等方面的应用正不断发展着，如在人体器官成像研究中，纳米微粒已进入核磁共振生物成像领域。
纳米材料在生物体内的生理行为与常规物质可能有很大的不同，其负面生物效应，尤其是毒理学与安全性问题对人类健康造成的不良影响不能被忽视，这也限制了纳米材料的生物医学应用。当前，世界各国对纳米材料的毒理学研究还处在初步阶段，研究方法还不统一、不规范。生物安全性一般是指其狭义范围内的生物学评价，即纳米生物材料必须具有生物相容性，对人体无毒性、无刺激性、无致敏性、无遗传毒性、无致癌性，对人体组织、血液、免疫等系统无不良反应。这要求纳米生物材料和宿主间应产生恰当的、相适应的作用，其主要包括两方面的内容：一是材料反应，主要指纳米材料在生物环境中被腐蚀、吸收、降解、磨损和失效等反应；二是宿主反应，包括局部和全身反应，如炎症、细胞毒性、凝血、过敏、致畸和免疫反应等。不同的使用场合对纳米生物材料的生物相容性具有不同的要求。
1.2.4 药用高分子材料
药用材料是现代药物制剂中协助主药（原料药）产生特殊功能的一类材料，如控缓释、靶向、粘附等，以及包装药品或与药品直接接触的一类生物材料。药用材料可分为药用无机材料与药用高分子材料两大类，绝大部分药用材料是高分子材料。按照材料的组成或形态，药用材料可以分为高分子微胶囊、水凝胶、胶束、脂质体以及纤维类给药体系。
高分子材料从功能上讲，可分为三个方面：一是高分子本身是一种药物，如中药中有许多是高分子化合物；二是作为药物制剂的辅助材料，如药物填料、分散剂、粘结剂及包衣剂等；三是作为控制释放药物的载体，这是药用高分子材料的主要功能。
所谓控制释放药物，是指能根据需要人为地控制药物的活性成分的释放速率，使其既达到治病抗病效果，又尽量减轻副作用。控制释放药物的制备方法一般有两种：一种是通过化学键将高分子载体与活性药物结合在一起，选择结合的化学链能在一定的生理环境下断裂，释放出活性成分；另一种是通过微胶囊化将活性药物包裹在高分子材料中间，借助高分子材料的降解、渗透、溶胀等释放药物。活性药物释放速率可用不同的化学键和包裹方法控制。例如，抗癌类缓释药物就是利用癌细胞的温度比正常细胞稍高和pH值偏低的性能，选择合适的材料，使其只有在与癌细胞接触时才能释放活性成分，而与正常细胞接触时活性成分无法被释放。
药物载体的内涵随着新型制剂和新功能的更新而不断被完善或扩展，载体的研究方向也非仅仅考虑材料的结构性能，而是更加注重药物—抗体结合、药物—载体共存、载体—抗体介导、载体修饰以及载体—药物偶联等形式的发展，以达到更加理想的临床治疗效果。
1.2.5 智能高分子材料
智能材料一般理解为对环境性能可感知并响应，且具有功能发现能力的材料。以智能高分子材料为基础可使药物释放体系智能化，即需药时释放，无必要时药物停止释放。此体系的特点为药物需要与否可由药剂本身判断，集传感器、处理及执行功能于一体。它可感知由疾病所引起的化学物质及物理量变化的信号，药剂则可依据对此类信号的响应自反馈而释放药物或终止其释放。例如生物体的血糖值由胰腺控制，糖尿病患者血中葡萄糖浓度甚高，正常情况下胰脏分泌胰岛素可促进组织吸收血中葡萄糖，使血中葡萄糖浓度降低。若血中葡萄糖浓度太高，胰腺失去控制难以分泌胰岛素，则一般通过服用或注射胰岛素来促进组织对血液中葡萄糖的吸收。但是若血中葡萄糖浓度过低，引起低血糖，就会危及生命，所以胰岛素的服用要十分慎重。若利用碳化二亚胺在聚丙烯酸中引入葡萄糖氧化酶，使胰岛素微胶囊化，那么当葡萄糖浓度较低时，聚丙烯酸分子链就会伸展，胰岛素难以释放，从而抑制组织对血中葡萄糖的吸收。在葡萄糖浓度较高的场合，pH值降低，聚丙烯酸大分子链收缩，胰岛素释放速率就会加快，从而促进组织对血中葡萄糖的吸收。
1.2.6 杂化及组织工程材料
1.2.6.1 杂化生物材料
杂化生物材料一般是指由活性物质与非生物活性物质复合的新型材料，是制造高生理功能的人工组织和器官的理想材料，包括用于组织结构材料的多糖类生理活性物质杂化、生物高分子杂化和细胞杂化三类。
材料与生物活性物质的杂化一般是将生物活性物质通过适当的方法结合在材料的表面，使其既具有材料基质的力学强度，又具有良好的生物相容性及抗凝血性能。例如，表面肝素化抗凝血材料，就是利用生理活性物质肝素的抗凝血性能与合成高分子材料之间的结合形成的。将前列腺素固定在高分子材料的表面同样可较好地改善材料的抗凝血性能。
材料与生物高分子的杂化主要是合成材料与酶、抗体、抗原、激素等的杂化，一般可作为人体组织、器官的结构材料，生物传感器及医学论断和治疗材料。例如利用酶的生物信息传递功能与具有刺激响应能力的材料组合可形成酶传感器，也可形成免疫传感器、细胞传感器等生物传感器。
材料与细胞的杂化。能与细胞复合杂化的材料不多，材料本身要有比较好的结构和性能。材料表面的电荷性、微相分离性能、表面能以及表面形态对生理性物质亲和性、选择性都有很大影响。可用于与细胞杂化的材料以天然材料为主，比如聚赖氨酸—海藻酸钠体系、甲壳糖—海藻酸体系、胶原等。聚丙烯酸酯体系、膨体聚四氟乙烯也可用于与细胞的杂化。
1.2.6.2 组织工程支架材料
组织工程的研究目的就是将可降解的组织工程支架材料制成一定形状，在其中种植细胞，孵育一定时间后形成相应组织，然后植入体内，随后材料在体内逐渐降解，而植入的组织则在体内存活并行使其功能。也可将组织工程支架材料直接植入体内进行组织培养，随着材料的不断降解和新组织的形成而使病变组织恢复功能。
组织工程支架材料除要符合一般生物材料的要求外，还要符合一些特殊要求，如材料应具有生物可降解性及适宜的降解速率。当移植的细胞或组织在受体内存活时，支架材料应自行降解，且降解产物无毒、无副作用；支架材料应符合细胞、组织、器官的生物力学要求，包括材料力学支撑与力学衰减，并具有良好的细胞界面关系，能相互作用以保存和促进细胞功能；支架材料的精密加工成型技术，尤其是加工成理想的二维或三维多孔结构，要保证其移植体内后可保持原有形状。有关组织工程或组织工程支架材料的参考书籍很多，在此不再赘述。