組織工程支架的好壞很大程度上決定了組織工程的成敗，支架材料還有很多改進發展的空間，應在以下幾個方面推進或突破：①篩選并改進支架材料的成分和配比，使得支架材料的降解速率與組織再生速率相適應，并確保支架材料的降解產物對細胞生存演變無害。降解速率太快，就起不到支架的作用，降解速率太慢，組織或器官形成后仍殘留在體內，會誘發機體發生炎癥反應。如果降解產生的代謝產物干擾細胞所處微環境，比如形成大量酸性物質，就會影響種子細胞的生存和分化。②增加支架材料的表面修飾與多孔性，提高支架材料與種子細胞之間的親和力。將與細胞功能有關的物質(比如酶、細胞因子、黏附蛋白等)固定在材料表面，也就是對支架材料進行表面修飾，可以增加聚合物基質表面的細胞識別位點，增加細胞與支架的接觸，促進種子細胞的吸附與增殖，促進細胞間的信號傳遞以及細胞外基質的合成或定向分化。

此外，西安臍帶干細胞庫努力將支架做成多孔材料，可以顯著增加種子細胞黏附生長的表面積，有效促進細胞或組織生長，通過控制孔徑尺寸度，有助于促進細胞向孔內部生長、促進細胞之間的相互聯合、促進深層細胞與結構間的營養供應及代謝廢物的及時排泄。總之，增加支架材料的表面修飾與多孔性，有利于細胞滲透生長、細胞外基質的分泌，有利于血管生成和組織再生。③注重生物力學研究，設計更加合理的支架材料內部的幾何結構，這種特定的空間結構中細胞一基質和細胞-細胞之間傳導來的機械力的幾何分布會影響細胞的形狀，甚至直接影響細胞的生存，因此，創造有利于種子細胞與生物材料結合和分化的空間結構很重要。④借助納米技術優勢構建類似天然人體組織的智能化仿生支架材料。

納米技術取得的巨大進步為組織工程研究提供了直徑1~100nm的粒子構成的納米材料，其獨特的小尺寸效應和表面或界面效應，顯著增加了細胞的黏附和生物相容性，非常有利于細胞在材料表面和內部的遷移、增殖及分化，有利于組織器官的三維再生。通過改進優化分子設計制備合乎人體細胞外基質需要、能對生理環境變化產生響應、可在分子水平上激活基因表達的新一代支架材料，目標是獲得智能化仿生組織器官。⑤研究開發具有生物電傳導功能的支架材料，誘導種子細胞向神經組織分化，再生具有生物電傳導功能的神經組織、神經肌肉組織等生物工程化的組織工程產品。⑥研究開發各種脫細胞基質的天然生物材料，比如動物來源的天然生物材料，來源廣泛、成本低廉，具有與人體極為相似的組織結構和力學性能，經過脫細胞等一系列處理后，抗原性大大降低。皮膚脫細胞基質、骨脫細胞基質、角膜脫細胞基質、肌腱脫細胞基質等領域已經取得重大進展。⑦研究合成可生物降解、可在分子水平調節特定細胞生物學功能的新一代組織工程生物材料。目前組織工程常用材料主要包括合成材料和天然材料兩大類。前者機械強度、降解速率、孔隙結構、生物相容性等理化性質均可在人工設計和控制，后者生物相容性好、細胞更易黏附生長，將兩者優點結合起來，重點解決生物材料的加工和修飾，確保材料及其降解產物對種子細胞及機體之間擁有很好的生物相容性各種來源的種子細胞能黏附、生長、分化和分泌基質，且沒有免疫排斥反應，具有良好的幾何形態可塑性和表面構型。比如模擬合成含有精氨酸、甘氨酸和天冬酰胺等細胞外基質蛋白質的新一代高分子生物聚合物，這是組織工程生物支架材料發展的一個新興領域。

有了種子細胞和組織工程支架材料，某種意義上來說就相當于有了種子和土壤，如何才能種出好的莊稼獲得一個良好的收成就是組織工程要解決的一個下游問題。組織工程包括組織再生工程和組織替代工程兩大類。組織再生工程是目前的發展主流，工程化的皮膚、軟骨、骨、肌腱、角膜等人工組織已經取得巨大進步甚至已經用于臨床。而組織替代工程由于技術難度太大而進展遲緩。

但是，這西安臍帶干細胞庫畢竟是有誘惑力的努力方向，生物醫學科學家們先想到了體外培育簡單的組織，組織工程生物反應器就應運而生了。它是安裝了將營養物、氣體和代謝廢物控制在適當水平的攪拌器和傳感器的培養室，可在實驗室內規?；咝U增細胞，甚至完全按照人工設計的方案生產組織工程器官。雖然借助組織工程生物反應器培養理想化的組織器官還有很長的路要走，但科學家們已經提出了改進提高的基本策略和努力方向，主要包括：①大限度地模擬人體內組織器官所處的生物力學微環境，實現三維立體空間環境下培養細胞或組織器官，增加流體作用力等生物力學影響因素，實現靜態培養到動態培養模式的轉變，引導培養過程中的細胞、組織或器官對模擬信號作出反應，達到重構或改變它們總體結構的目的，本質上就是要探索將種子細胞與支架材料完美結合構建組織或器官的佳方案。比如，增加培養基的脈動(類似于搏動心臟所產生的血壓)，可以增加由血管內皮細胞和平滑骨細胞共培養構建的管狀組織工程小動脈的機械特性，其生物學性能更接近于自然血管。②完善組織工程生物反應器的智能化檢測控制設計，增強對組織器官培養過程中由于新陳代謝引起的環境變化監測及調整應對的靈敏度，確保培養細胞、組織或器官始終處于佳生長發育狀態。西安臍帶干細胞庫隨著組織工程生物反應器的不斷更新換代，體外制備人工組織器官或許不是天方夜譚的奢望。

組織工程研究容易用于組織器官損傷或缺損后的修補，而骨科、血管、神經、皮膚等醫學領域需求大，適于種子細胞和支架材料結合發揮作用。因此，經過幾十年的發展，組織工程研究已經在這些領域取得了長足進展。