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从机体获取少量的活体组织，用特殊的酶或其他方法将细胞（又称种子细胞）从组织中分离出来在体外进行培养扩增，然后将扩增的细胞与具有良好生物相容性、可降解性和可吸收的生物材料（支架）按一定的比例混合，使细胞黏附在生物材料（支架）上形成细胞-材料复合物；将该复合物植入机体的组织或器官病损部位，随着生物材料在体内逐渐被降解和吸收，植入的细胞在体内不断增殖并分泌细胞外基质，最终形成相应的组织或器官，从而达到修复创伤和重建功能的目的。生物材料支架所形成的三维结构不但为细胞获取营养、生长和代谢提供了一个良好的环境。组织工程学的发展提供了一种组织再生的技术手段，将改变外科传统的“以创伤修复创伤”的治疗模式，迈入无创伤修复的新阶段。所谓的组织工程的三要素或四要素，主要包括种子细胞、生物材料、细胞与生物材料的整合以及植入物与体内微环境的整合。同时，组织工程学的发展也将改变传统的医学模式，进一步发展成为再生医学并最终用于临床。
组织工程学建立的历史可回溯到20世纪80年代，美国Joseph P. Vacanti和Robert Langer教授首先提出组织工程研究探索，并在美国《科学》杂志撰文发表其研究成果。组织工程这一术语是由著名美籍华裔科学家Y. C. Fung教授提出，在1987年被美国国家科学基金委员会确定。在组织工程发展的历史过程中，科学家应用组织工程技术在裸鼠上成功地形成了具有皮肤覆盖的人耳廓形态软骨，是一项重大的突破。裸鼠背上的耳朵[图片]标志着组织工程技术可以形成具有复杂三维空间结构的组织器官，显示了组织工程从基础迈向临床应用的广阔前景。
目前组织工程技术可应用于复制各种组织，如肌肉、骨骼、软骨、腱、韧带、人工血管和皮肤；生物人工器官的开发，如人工胰脏、肝脏、肾脏等；人工血液的开发；神经假体和药物传输等方面。
