时至今日，组织工程研发的部分医疗产品已走上临床，美国已有多种组织工程皮肤和软骨产品实现规模化生产和上市销售;符合了生长因子的骨修复材料也有产品上市，含细胞的经典组织工程骨目前正在临床研究阶段，相信不久的将来就会有一批组织工程骨产品上市销售。

1 种子细胞
1.1 异体成骨细胞
    成骨细胞常取自骨膜深面的生发层或松质层，具有很强成骨能力，与生物材料复合后能继续生长分化并形成新骨，在动物和临床的骨缺损修复实验中都已取得成功。获取自体成骨细胞会给患者造成很大创伤，无法在临床推广应用，异体成骨细胞除了受来源渠道困扰外， 还因为体外培养表型易丧失、扩增代数受限、存在一定免疫原性，其应用前景受到一定限制。
1.2 自体间充质干细胞
    具有强大的增殖潜能和良好的成骨分化潜能， 通过简单的骨髓穿刺操作就可以方便地获得，其分离、培养和体外成骨定向诱导分化技术已经成熟，自 体应用避免了伦理学和异体排斥问题。尽管M S C S 缺乏特征表型，目前尚无确切的鉴定标准和纯化方法， 但常规的密度离心、 贴壁分离的方法已能获得满足临床所需数量和质量的自体M S C S 。体外培养的M S Cs通过化学诱导( 地塞米松、p-磷酸甘油钠、维生素C ) 、 生长因子( 如成纤维细胞生长因子、骨形态形成蛋白，等) 及物理因素( 如脉冲电磁场等) 可以高效定向分化为骨系细胞。因此自体M S Cs已成为目前最常采用的骨组织工程种子细胞。由于M S C S 在体内数量非常少，应用前需要在体外培养2-4 代以满足数量和纯化的要求， 临床试验中从采集患者骨髓标本到完成组织工程骨构建需要20余天时间， 而且随着供者年龄的增加， 更加难以获得足够优质的MS C s 作为种子细胞阎 。 尽管新型生物反应器、 微载体培养技术、 脉冲电磁场、 生长因子等手段能一定程度上促进M S C s 体外增殖和分化， 但自 体种子细胞仍然成为了限制组织工程骨产业化发展的瓶颈。
1.3 异体间充质干细胞
    尽管自体M S C s 已在组织工程骨临床实验中取得良好疗效，但这种受制于自 体种子细胞的个体化生产模式制约了组织工程骨的产业化推广，异基因种子细胞才是解决组织工程产品规模化制备的根本方法。
   
2 支架材料
    优良的骨组织工程支架材料，应具备良好的细胞和组织相容性、 可控的生物降解性、 适宜的力学强度、 特定的三维外形、 优化的内部三维空隙结构， 即具有适宜的孔隙率、孔隙连通度和不同孔径的三维分布。目前尚没有同时满足上述条件的理想支架材料， 临床试验采用了大量各自不同的支架材料， 这些材料可以分为以下几类。
2 . 1 人工合成生物大分子材料
    以聚乳酸( p o l y l a c t i c ， p L A ) 、 聚乙酸( p o l y gl y c o l i c ，P G A)、 P G A - P LA共聚物等为代表的高分子材料， 其优点包括: 来源充分， 容易加工塑形， 降解性能可控。但也有两个共同的缺陷:酸性降解产物和细胞组织相容性欠佳。目前该类材料的研究集中于材料的改性、 表面修饰和复合不同材料以克服上述两个缺陷。
2.2 人工合成无机材料
    主要为各类钙盐， 以经基磷灰石( H A ) 、 磷酸三钙( T C P ) 、 硫酸钙等为代表， 它们都有较好的骨传导作用和生物相容性， 复合细胞后具有体内成骨能力。但是其主要缺点是机械强度低， 细胞相容性欠佳， 降解时间难以调控，且传统制备工艺难以保证空隙连通率。该类材料采用先进技术加工并与其他材料复合后将有望形成较满意的支架材料产品。
2.3 天然生物衍生材料
    天然材料的优点主要表现在与细胞组织相容性及天然的空隙结构方面， 但也存在来源首相、 产品一致性和规范性差、难以采用先进技术进一步加工等不足，在新型人工支架材料没有取得关键性突破之前， 仍是目前最贴近临床的选择。
2.3 . 1 胶原、 藻酸盐、 纤维蛋白支架
    因力学强度差、 降解速度快等缺陷， 单独应用成骨能力不强， 与T C P 、 H A等材料复合后有利于细胞的豁附并能吸收周围的生长因子，可以取得良好的成骨效果。其中1 型胶原是骨有机质组成的主要成分， 被证实能促进M S C S 成骨诱导分化而备受重视。这类材料也被制成凝胶等流体，可用作注射型组织工程骨的支架材料。
2.3.2 珊瑚
    主要成分为碳酸钙， 骨传导作用较好， 在高空隙率状态下仍能保持一定的机械强度，优于大多数人工制备的无机材料。 但是也存在降解困难、 不易加工的缺点。
2.3.3 骨衍生材料
    由同种异体或异种骨经不同方法处理所得， 具有最接近修复区域的三维空隙结构和适当降解速率， 材料表面利于细胞赫附， 具有骨传导性和骨诱导性。 存在的主要问题包括: 潜在的致病危险和来源相对紧张。天然骨衍生材料是目前组织工程临床和动物实验中最常用的支架材料。

3 组织构建
    具备了适宜的种子细胞和生物支架材料以后，如何使种子细胞和支架材料高效率复合并在体外进一步成熟是函须关注的新问题。除了前述的支架材料改性和表面修饰外， 构建策略的改进、 生物反应器的开发应用、工程化组织的形成与预制越来越受到重视。
3.1 构建策略
    支架材料必须接种足够数量的种子细胞才能保证所构建组织的成骨活性，常规的静置接种法细胞与支架豁附效率低， 提高接种密度种子细胞上架效率将进一步降低， 上架细胞数量不再显著增加。 新近的凝胶双相接种法通过把液相的种子细胞悬液与支架材料复合后立即催化为固相， 从而获得较高的接种 效 率 [ ， : 。     与上述观点相反，也有学者认为繁琐的成骨定向诱导分化和体外培养成熟过程并不必要，并发展出干细胞富集技术( S e l e c t i v eC e l l R e t e n t i o n ) ， 它利用特殊支架材料表面性能和内部三维结构迅速把患者自 体骨髓中的干细胞选择性保留下来，而红细胞和淋巴系细胞等成分则较少被保留，可以在手术中即时构建成骨活性较高的组织工程骨。尽管该方法很难将干细胞密度提高到经典组织工程骨中的数量级，但它同时富集了促进骨的生长因子及其他干细胞( 如血小板衍化生长因子、 造血干细胞等) 。 也有学者利用该方法在狗的脊柱融合模型中获得成功， 试验表明干细胞富集技术使基质所含的细胞总数增加了2. 3 倍， 干细胞数量增加了5. 6 倍; 该组动物脊柱融合评分、 融合范围较其他组显著增高118]。 骨髓干细胞富集技术可使组织工程骨的制备摆脱实验室的束缚， 便于批量生产、 储存运输和推广应用， 是异基因种子细胞之外另一种可实现组织工程规模化制备的技术策略。
3.2 生物反应器
    组织工程医疗产品走向产业化制备的进程中，为了降低专业人员的工作量、 提高产品产量、 控制生产成本、 维持产品质量的一致性和稳定性， 需要开发专业制造设备， 这类设备名称各异， 暂且统称为生物反应器。其基本思路是营造近似于人体内部的生理环境， 并维持其空间和时间上的稳定， 同时允许施加特定的人为干扰因素。模拟生理环境主要是通过各种传感器监测并调节环境温度、 营养物质、 氧和二氧化碳、 代谢废物水平， 并通过培养液的循环灌注或自动更换等方式予以调节。需要施加的人为干扰因素根据具体需要而不同，最基本因素是控制流体作用力到一定大小。适当大小和类型的流体作用力能促进物质交换和细胞、 组织的生长、 分化和分泌基质，但是过高的流体剪切力会对细胞造成不可逆损伤。除此之外，还可以根据不同组织培养的特殊需要提供相应的功能。
3.3 成形与预制
    顾名思义，组织工程骨成形是指赋予组织工程骨移植物一定的三维外形;组织工程骨预制是指组织工程骨移植物先在体内埋置一段时间以促进其成熟和血管化， 进而带蒂转移或游离修复骨缺损。 组织工程骨的成形与预制可使其实有骨缺损部位的特殊解剖外形、方便手术操作、促进与宿主骨连接处愈合、 适应宿主骨的力学环境、 促进组织血管化、 加速修复区域骨的重建塑形，从而可给结构性骨缺损患者提供更好的早期稳定性， 加速骨缺损修复过程， 促进功能康复。如Warnke等119，期 应用三维C T成像技术及计算机设计程序设计并制备一个与骨缺损处三维结构一致的钦网， 用含B M P 一 7 及患者自体红骨髓的骨基质充填后植入患者背阔肌肌瓣内， 7周后游离移植修复下领骨缺损，临床上获得良好骨缺损修复并恢复了患者的咀嚼功能。
    成形的基本方法是采用各种工艺将支架材料预先加工为所需的特定三维外形，传统的加工手段很难满足复杂的内外部三维外形的加工要求。新近发展起来的“ 快速成形( R a p i dp ro t o t y p i n g ) ” 技术集新材料、 计算机辅助设计、 数控技术为一体的先进制造技术，能根据工业设计外形或对C T 、 M RI扫描获得个性化三维外形， 采用离散/ 堆积成形的原理， 把三维模型变成一系列二维层片数据，由成形机械制造一系列层片并将它们连接起来，就可以精确地加工出所需支架材料[2l]。 快速成形技术还可以实现多种成分的有序空间排列， 例如将经基磷灰石(HA)与P L G A构建成复合基质材料， 兼顾二者长处; 甚至可以在制备支架材料时就把生长因子和种子细胞按指定位置放人其中。根据材料性质不同， 可选择相应的加工技术， 目 前常用技术包括: 三维打印外re e - di m ensi onalp r i n t i n g ， 3 D P)、 熔融沉积( F u s e dD e p o s i t i o nM o d e l i n g ，F D M ) 、 选择性激光烧结( S e l e c t i v e L a s e r s i n t e r i n g ， S L S )等。

4 临床应用
    组织工程骨的体内实验研究经历了从无免疫能力动物到小型哺乳动物、 再到大型哺乳动物的阶段，现在其有效性、 安全性越来越多被证实， 其基本技术相对成熟。
    由于政策法规等原因的限制，国外只有零星的组织工程骨临床病例报道。德国Wa mke报道 1 例用含B M P-7 及患者自体红骨髓的骨基质充填后植人患者背阔肌肌瓣内， 7 周后游离移植修复下领骨缺损，临床上获得良好骨缺损修复并恢复了患者的咀嚼功能。美国V acanti等1221用患者自体骨膜成骨细胞与珊瑚复合再造1 例拇指指骨，术后患者拇指恢复正常的长度和功能， 能进行工作和日常生活，术后 10月组织学检测显示有新生板状骨形成。 意大利Q u art 等1用组织工程骨治疗3 例长骨缺损的患者， 其中2 例6 个月内去除外固定， 恢复肢体功能;另1 例由于外固定支架松动，改用其他外固定6 个月后获得功能恢复。
    国内，上海交通大学医学院( 原上海第二医科大学)将成骨诱导的自体MS C s 与部分脱钙骨复合构建的组织工程骨用于修复颅骨和领面骨缺损 n例取得良好疗效。 四川大学应用自体M S C s 和异体骨膜来源的成骨细胞复合生物衍生骨支架构建组织工程骨对5 2例患者多个部位的骨缺损、 骨不愈合进行了修复， 证实组织工程骨有良好的成骨能力， 未发现明显排斥反应 。 他们还进行了自体M S C s 复合同种异体生物衍生骨支架构建的组织工程骨与自体骼骨游离移植修复四肢骨缺损各2 6 例的临床试验， 认为两者的治疗效果无显著差异。