目前，人们已经发表了许多有关组织/器官组织工程的研究工作。有研究报道将尿道上皮细胞和肌细胞共同培养在胶原支架或胶原和聚乳酸的复合材料上，可以成功地培养出膀胱组织。膀胱是一个由三层结构构成的简单器官，这三层组织包括组织工程黏膜和肌层，以及由大网膜重建的浆膜层。
另一个研究甚至成功地运用组织工程技术重建了复杂的器官——肾脏。研究表明，将胚胎来源的克隆肾细胞体外种植在生物降解支架材料上。将此材料移植入皮下可形成具有功能的肾组织，后者可分泌尿样液体。组织学检测肾组织广泛血管化，并有肾小球和肾小管样结构形成，并且在球管之间有清楚的连续性。
组织和器官组织工程的成功，关键在于细胞可以在适合的三维支架表面准确地进行适时的细胞增殖和分化。要达到这样的目标，就需要选择合适的支架、提供养料和物质的方法，以及在适宜的时候提供机械刺激以引导适时的细胞增殖和分化。人们在这些领域还需要进行进一步的研究。
（一）支架材料
在准备组织工程的三维支架材料时必须考虑许多因素：材料、材料的多孔性、孔径大小、机械性能、稳定性、可降解性、生物活性、疏水性、生物相容性、毒性和免疫性。因此，这一部分重点讨论上述这些因素，以及未来在应用和发展各种不同支架方面上的研究。
1.材料 目前支架材料主要分为两种。其一是缺乏机械强度的自然生物材料。另一种是人工合成材料，其机械性强，生物活性高，易于细胞生长、分化、组织器官生成。可用于形成支架的自然生物材料包括类似胶原、纤维素、蚕丝类的蛋白质及多糖，例如琼脂糖、藻酸盐、透明质酸和壳聚糖；人工合成材料为聚合物、多肽或者陶瓷基生物材料。这些支架可按需要制作成具有适合显微结构的特殊形状（特需的多孔性和合适的孔径）。
2.多孔性与孔径 细胞生长需要养分，因此支架材料必须包括一些互相连接的孔隙或隧道网络，以便于营养物质的渗透和代谢物的排除，并且引导细胞的长入和细胞间连接的形成。孔径大小对特定细胞类型的黏附、生存、形成以及细胞外基质的分泌有着一定影响。而且，还可以利用孔径的大小来促进或抑制不同的细胞生长。针对骨组织工程学来说，建议材质的孔径在100～500µm，而对于成纤维细胞来说，材质孔径就应该大于500µm。
3.机械性能 人体内不同组织有不同的机械性能，如疏松的结缔组织是柔软的，软骨是黏弹性的，而骨质是坚硬的。因此，组织工程支架材料的选择必须符合塑造组织的自然生理特性。例如，编织入骨科多孔材质的聚乙醇酸（PGA）纱线具有和天然关节软骨相似的机械性能，因此可作为适宜的关节软骨组织工程材料。另外，特定材料的机械性能，例如琼脂糖的硬度可以由蛋白交联密度调节至不同程度的硬度。实际上，人类间充质干细胞分别在硬度近似于脑组织、肌肉和骨组织的琼脂胶上培养时，可以分化为神经、肌肉和骨组织细胞系。另外，不同用途的支架需要不同的机械性能；例如，如果支架需要被缝合在特定部位时，就需要其具有高度抗撕裂强度；当用于支撑管道系统时，支架就需要具有抗压能力而避免狭窄。
4.生物活性 支架材料的生物活性对组织工程来说非常关键。许多合成的疏水性聚合物材料，表面能量低，缺乏可供细胞识别的信号。这些材料不适合作为组织工程支架材料。人工合成的惰性生物聚合物可以与一些生物活性纤维、细胞外基质（黏多糖，蛋白多糖蛋白、糖蛋白）、蛋白、多肽或可溶性生物活性分子如细胞因子、趋化因子、生长因子、性激素等结合后产生生物效应，有益于细胞的黏附、生长和分化。针对不同的组织器官工程技术发展不同的生物功能材料在未来具有广阔的前景。
5.稳定性和可降解性 近期发现，多种生物材料是可以生物降解的，例如，藻酸盐水凝胶或者藻酸盐和明胶的结合具有可控生物降解性能。然而，部分生物降解材料如聚乳酸-聚羟基乙酸降解产物为酸性，可诱发炎症反应。因此，在设计具有输送功能的支架时，研究各种不同支架的稳定性和降解速率就显得非常重要。
6.生物相容性 组织工程中应用的支架材料必须具有良好的生物相容性：无毒无细胞毒性、对周围组织无刺激、无/低免疫原性、可与受体融合良好。不过，当发生免疫排斥反应时，可以将免疫调节分子应用到材料中。
由于需要修复的受损组织和器官通常饱受炎症和严重的免疫监视困扰，一个好的支架生物材料应该能够保护支架内种植的细胞免于免疫系统的伤害。
7.支架材料的应用和发展前景 近年来，随着各种技术的不断发展，使得拥有不同特性的各种类型支架应运而生。因此，在未来的工作中，发展具有不同多孔性、机械性能以及生物活性的不同材料，并研究其在各种组织器官工程中的有效和高效应用至关重要。
天然的细胞外基质具有如下表面特征：多孔性，表面凹凸不平，有沟槽和桥，以及具有表面化学特性。这些特征对细胞的生长、迁移和趋化非常重要。因此，不同组织器官工程的支架材料应该模仿需要制作的组织器官细胞外基质的自然特点，例如，表面带有150nm的显微沟槽并有纤维蛋白原或者磷酸钙涂层的材料有利于成骨细胞的分化。而且，利用近期发展的一些技术，可以生产具有特定表面特征和涂层的各种支架材料。这些技术包括显微和纳米等级技术，例如各种软刻蚀、平版印刷术、影印石版术、电子束刻蚀法、水光刻、L-G膜技术平版印刷术、热压印花光刻技术、纳米印刷技术、三维印刷技术、电纺技术、层叠微流体技术、离子研磨、反应离子蚀刻、化学或者物理蒸镀、电化学沉积等。
在未来，人们需要应用显微和纳米等级图案形成技术，制作具有特定机械特性、多孔性、表面图案和涂层的不同支架，并在表面涂层以模仿各种脂肪组织衍生间充质干细胞的自然细胞外基质和微环境，从而使细胞保持未分化状态或者分化为需要的细胞类型。另外，人们还需要寻找应用脂肪组织衍生干细胞进行组织工程的有效和高效技术。
（二）机械刺激
机械刺激通过使整合素结合位点变形而促使传导细胞外信号的细胞外基质发生改变，发生机械生物反应。这些机械生物反应依赖于机械刺激的类型、细胞类型和刺激位点。人们已经可以成功地应用不同机械刺激如剪应力、伸展、牵张应力、循环应力和生理变形加载以促使细胞向不同种类分化。由不同仪器或者生物反应器提供的各种可控制的机械刺激已被应用于各种研究中。
（三）细胞生物活性因子的实时释放方法
复杂的组织和器官是由许多类型的细胞构成，细胞之间相互作用形成网络，还包括血管、神经的分布长入。因此，复杂的组织器官工程需将这些因素以及组织和器官的自然发展考虑在内。除了仔细选择所应用的干细胞或祖细胞外，组建合适的支架材料、可以定时释放生长因子、信号分子及在发育中发挥关键作用的其他生物活性分子、促使组织器官的血管化和神经化都极其重要。
以支架材料为基础的纳米和微粒技术，通过选择具有特定降解速率的支架材料，可以调节密封于支架材料的生物活性因子或者细胞的定时释放。这些包含不同生物活性因子或者细胞的纳米微粒，将被分散种植于支架实质内。精密生物材料通过对温度、pH、电信号或代谢产物的反应，而控制所需生物活性因子和各种脂肪组织衍生间充质干细胞或祖细胞的定时释放，以促进细胞的定时增殖和分化。脂肪间充质干细胞衍生的内皮祖细胞、血管生成因子、神经生长因子也可被密封于精密材料内，在需要时定时或者持续释放，以提供血管和神经分布。
另外一种方法是通过载体或质粒将生长因子和生物材料的编码基因转染到特定类型的细胞上。因此，未来的研究重点将在于构建一种可以仅在需要时定时开关释放生长因子或者生物活性物质的质粒和载体。
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