組織工程學組織工程學是綜合套用工程學和生命科學的基本原理、基本理論、基本技術和基本方法，在體外預先構建一個有生物活性的種植體，然後植入體內，修復組織缺損，替代組織、器官的一部分或全部功能，或作為一種體外裝置，暫時替代器官部分功能，達到提高生活、生存質量，延長生命活動的目的。這一內涵的核心是活的細胞、可供細胞進行生命活動的支架材料以及細胞與支架材料的相互作用，這是組織工程學研究的主要科學問題。 一旦在體外能成功地製造出“組織”或“器官”，則通過醫生的創造性勞動，將“組織”、“器官”植入人體，完成複製或修補人體組織、器官的藝術創作。
研究方向
細胞A 種子細胞的研究。
自體、異體、異種各種組織細胞的分離培養技術，細胞生物學行為，多種細胞的複合培養技術； 細胞因子的有序作用、信息傳遞及其調控； 建立實驗標準細胞系，改造種子細胞，延長細胞壽命及生存期； 改變細胞表面結構，研究細胞粘附及抗粘附力的技術及其影響機制； 研究降低細胞抗原性及增強宿主免疫耐受的方法。
B 支架材料及細胞外基質的研究。
C 體內植入研究。
D 檢測方法及檢驗標準。
E 臨床驗證研究。
F產業化研究。
研究對象
各種類型的幹細胞幹細胞研究：
幹細胞研究受到科學家和世人的廣泛關注有其必然性，幹細胞在生命科學的基礎研究與臨床套用中起著越來越重要的作用，幹細胞在細胞治療、組織器官修復等領域有著極為廣闊的套用前景。 可作為細胞治療與組織器官替代治療的種子細胞。幹細胞的研究與套用將有可能使人類實現完美修復損傷組織和器官的夢想。利用幹細胞構建各種細胞、組織、器官作為移植的來源將成為幹細胞套用的主要方向。
幹細胞的分類：
根據幹細胞組織發生的部位進行分類。目前，已經從許多組織或器官中成功地分離出幹細胞，其中包括：胚胎幹細胞、造血幹細胞、骨髓間充質幹細胞、神經幹細胞、肌肉干細胞、成骨幹細胞、內胚層幹細胞、視網膜幹細胞及胰腺幹細胞等。
按照發生學來源，幹細胞可以分為胚胎幹細胞(embryonic stem cell，ESC)和成體幹細胞(somatic stem cell)。胚胎幹細胞是指由胚胎內細胞團(inner cell mass，ICM)或原始生殖細胞(primordial germ cell，PGC)經體外抑制培養而篩選出的細胞。 胚胎幹細胞還可以利用體細胞核轉移(somatic cell nuclear transfer，SCNT)技術來獲得。 胚胎幹細胞具有發育全能性，在理論上可以誘導分化為機體中所有種類的細胞；胚胎幹細胞在體外可以大量擴增、篩選、凍存和復甦而不會喪失其原有的特性。成體幹細胞是指存在於一種已經分化組織中的未分化細胞，這種細胞能夠自我更新並且能夠特化形成組成該類型組織的細胞。 成體幹細胞存在於機體的各種組織器官中。 成年個體組織中的成體幹細胞在正常情況下大多處於休眠狀態，在病理狀態或在外因誘導下可以表現出不同程度的再生和更新能力。
幹細胞分化過程根據分化潛能分類根據不同的分化潛能，幹細胞可以被分為全能幹細胞(totipotent stem cell)、多能幹細胞(pluripotent stem cell)、單能幹細胞(unipotent stem cell)。全能幹細胞：具有自我更新和分化形成任何類型細胞的能力，有形成完整個體的分化潛能。 如胚胎幹細胞，具有與早期胚胎細胞相似的形態特徵和很強的分化能力，可以無限增殖並分化成為全身200多種細胞類型，進一步形成機體的所有組織、器官。多能幹細胞具有產生多種類型細胞的能力，但卻失去了發育成完整個體的能力，發育潛能受到一定的限制。科學家們目前趨向於將分化潛能更廣的幹細胞稱為多潛能幹細胞(pluripotent stem cell)。單能幹細胞(也稱專能、偏能幹細胞)常被用來描述在成體組織、器官中的一類細胞，意思是此類細胞只能向單一方向分化，產生一種類型的細胞。在許多已分化組織中的成體幹細胞是典型的單能幹細胞，在正常的情況下只能產生一種類型的細胞。 這種組織是處於一種穩定的自我更新的狀態。然而，如果這種組織受到傷害並且需要多種類型的細胞來修復時，則需要激活多潛能幹細胞來修復受傷的組織。
幹細胞研究中的主要問題：
維持胚胎幹細胞未分化狀態的機制
幹細胞定向誘導分化的調控機制
獲得高數量和高純度的分化細胞，為組織工程提供種子細胞
雖然人胚胎幹細胞可以形成各種類型的細胞和簡單的組織，但是其是否具有形成複雜器官的能力目前還遠未清楚。
來源於胚胎幹細胞的細胞套用於細胞和組織替代治療所面臨的移植排斥問題
幹細胞用於臨床治療的安全性問題，對於胚胎幹細胞而言，在移植前應該保證胚胎幹細胞全部被誘導分化，對誘導分化的細胞應該嚴格純化
幹細胞可塑性的機制是怎樣的，幹細胞分化時所處微環境中的調控因素是如何起作用的
原理方法
人造器官細胞的分裂與生長調控：
人體細胞總是都處於一個動態平衡的環境中。人體生長發育最重要的基礎是細胞的分裂增殖和細胞的成熟。當個體發育結束後，人的各細胞群均處於一個相對穩定的數量，發揮其生理功能。 組織工程的細胞也要經過分裂增殖，大量增加細胞數目，並穩定在能滿足功能需要的數量上，然後植入體內，發揮其生理功能。在這一工作中，了解培養細胞的分裂增殖規律，利用這些規律調控細胞的生長狀態是十分重要的。
加快細胞增殖的方法：
組織工程在獲得理想細胞以前需用自體細胞與材料複合，構建組織工程的初級產品。在這一過程中面臨的最大問題是細胞增殖緩慢。目前解決這一問題有兩條途徑，即具有分化潛能的細胞的誘導和促生長因子的套用。在體內情況下，多種生長因子都由機體協調作用，因而是一個多因子序貫作用體系：體外如何模仿實施這一多因子序貫調節將是組織工程的另一重大課題。
體外培養細胞主要環境影響因素：
細胞生長與生存微環境的關係；功能細胞與支持細胞的相互關係；功能細胞與其支持物——ECM的關係；功能細胞的生長繁殖與三維空間的關係；功能細胞的生長繁殖與應力等物理因素的關係
細胞三維培養在組織工程中的套用：
細胞隔離和替代；只有那些提供需要的細胞才允許被替代。細胞需要浸入浴液處理，以保持它們在接受者體內的功能以及排斥免疫。
組織替代；組織替代取決於特定信息分子(促進細胞生長、分化和增殖的調節因子等)的提純和大規模生產，並將這些信息分子輸送到位的方法。
細胞置於基體表面或位於基體中；在封閉系統內，細胞通過一層膜與身體隔離，這層膜允許營養物質和廢棄物滲透，但阻止尺寸較大的抗體和免疫細胞來消化這個植入體。
組織工程的細胞基質：
組織工程研究最基本的思路是在體外分離、培養細胞，將一定量的細胞接種到具有一定空間結構的支架上，通過細胞之間的相互粘附、生長繁殖和分泌RCM，從而形成具有一定結構和功能的組織或器官。其中RCM替代物的研究是組織工程研究的焦點之一。理想的組織工程基質材料應具備下列條件：良好的組織相容性。良好的表面活性。具有可塑性。生物可降解性。具有三維立體結構。
結果檢測
中國組織工程研究與臨床康復組織工程的研究結果，最終要用於人體。在進入臨床套用前，需建立檢測方法及評價標準。因為這是一項嶄新的技術，目前尚沒有可借鑑的檢測方法及檢驗標準，應在組織工程研究的同時，研究制定各種組織工程產品體內植入的標準及檢測方法。
臨床驗證研究：研究結果試用於臨床後，將臨床結果反饋，進一步改進基礎研究，再回到臨床驗證，經過幾次反覆，使研究結果成熟，用於臨床，服務於病人。
產業化研究：組織工程產品屬於生物製品，需研究標準化批量生產的工藝、包裝、貯存、運輸、人體植入前處理、植入後監測等產業化過程，同時研究審批程式、機構，以及制定相應的政策法規。在這些科學問題解決之後，組織工程產品將會被推向市場。對市場前景的預測又將是政府及企業界投入組織工程研究的動力。因此在某種意義上，對未來市場的預測將會推動組織工程學的開發與研究。
發展因素
修復醫學與組織工程組織工程學的提出、發展不是偶然的，與很多因素有關：
①隨著人類物質、文化生活水平的提高，對損傷、疾病的治療要求越來越高，不儀要求治好傷、病，還要求良好的功能及完美的外形，套用傳統的治療方法難以達到如此完善的地步，需要尋找新的治療途徑。
②科學技術總體水平的提高，為患者、醫生對治療提出的高要求有實現的可能，如完善的細胞培養技術和可控降解的高分子材料的問世，為體外構建“組織”、“器官”提供了條件。
③高、新技術的開發與利用是組織工程學研究的基礎，如基因工程技術、免疫隔離技術等為改造細胞提供了新方法。
④巨大的市場需求為組織工程學發展注入了動力。眾多的投資公司注入大量資本進行組織工程學研究。這些是組織工程學研究發展的基礎與動力。
研究展望
人造皮膚機器人組織工程學研究與經濟發展的關係：據Vacanti及Ianger的一項調查表明，美國每年花在有器官及組織損害病人身上的資金高達4 000多億美元，幾乎占全美國醫療費用的一半。美國的醫院每年要為這些病人作800萬例次手術，然而並不能挽救每一個人的生命或避免殘廢。每年約有4 000人在等待器官移植時死亡，還有約10萬人在未被列入等待器官移植時就已死亡。用於骨缺損修復的骨移植手術在美國務醫院是僅次於輸血的組織移植手術。
組織工程學前景廣泛：約有1000萬人因尿道功能失調，尿失禁或尿液返流，等待組織工程產品植入治療；約有100萬個膝關節半月軟骨等待替代；每年有1000萬例牙科手術，其中需新放入9000萬個充填物，另有2億個過去放入的充填物需要更換。每年約有200萬例以上的皮膚慢性潰瘍，其中50萬例系糖尿病性肢體缺項血，需要組織工程化皮膚移植治療。
在組織工程學研究興起的10多年時間裡，由十廣大科學工作者的艱苦努力，已取得了十分可喜的成績。然而人體具有極為複雜的大體及微觀結構，十分完善的功能體系，非常精密的調節系統，永不停息的新陳代謝活動等，在組織工程學研究中還隱藏著很多未知的奧秘，要完全模擬在人體組織或器官，並非易事，這需要生物學、工程學、材料學、化學、基礎醫學、臨床醫學和生物醫學工程學等多學科交叉，有機結合，共同攻關，逐一解決組織工程學研究中的科學問題。
