北京科技大学生物材料导论思考题

1、1、 阐述生物材料学科和生物材料研究的特点。 答： 由于生物医用材料是材料科学与工程的重要分支，其最大特点是学科交叉广泛，研究覆盖面广，应用潜力巨大包含医学生理学，解剖学药学，材料学生物化学，工程学，物理学，信号处理等等，并且是新兴的领域，发展迅速，高附加值。2、 根据国内外生物材料市场需求和产业化发展的现状，谈谈你对生物材料发展前景的认识。（get）答： 2010年世界医疗器械产业由27000个医疗器械公司构成，其中90%以上为中小企业。发达国家的中小企业主要从事新产品、新技术研发，通过向大公司转 让技术或被大公司兼并维持生存。大规模产品生产及市场运作基本上由大公司进行。不同于我国医疗器械企

2、业“多、小、散”，发达国家医疗器械产业已形成“寡 头”统治的局面，全球市场也呈现类似的格局。行业集中度或垄断度不断提高是生物医用材料产业发展的一个重要趋势。一些重要的生物材料被国外大公司垄断，国内的生物材料的发展空间很大。我国国内生物材料研究存在的主要问题有 （1）、产业规模小、技术装备落后、规模化生产企业尚未形成、缺乏市场竞争力。（2）、科技成果转化能力低，产业技术创新能力不强，产品技术结构落后，技术高端产品70%以上依靠进口（3）、完整的产业链尚未形成（4）、缺乏产业化接轨机制，风险投资出口狭窄，融资渠道不畅通，缺乏成果产业化及企业技术改造资金（5）、管理部门缺乏协调机制，未能形成统一的一

3、盘棋的全面规划和管理机制，重复立项，多头管理常有所见。生物材料的开发和研究已逐步转向：复合型，杂化型，功能型，智能型。当前国内外生物材料开发研究的主要趋势，是致力于提高材料的生物相容性，致力于开发生物相容性好，更能适应人体生理需要的新材料。由于生物材料的有着很大的市场需求，并且由于生物材料的研究有着很大的发展空间，因此生物材料有着广阔的发展前景。3、 天然生物材料的特点和种类。（get）1) 成分简单，由低原子系数的元素组成，如，H、O、C、N、Ca、P、S2) 由几种基本化合物组成：水，氨基酸，核苷酸，糖，无机物，生物大分子有蛋白质，多糖，核酸。3) 结构复杂，功能多样性4) 由生命调控合成

4、，生物体内自组装，分级结构：通过非共价键作用在不同尺度上分级自组装。5) 具有生物活性和智能响应。 天然生物材料的种类： 天然纤维、生物体组织、结构蛋白和生物矿物等4、 举例说明各种结构蛋白，结构多糖的结构和性能特点（get）结构蛋白有：胶原蛋白，角蛋白，弹性蛋白，整联蛋白等。一 胶原蛋白:结构：胶原蛋白最普遍的结构特征是三螺旋结构。其由3条a链多肽组成，每一条胶原链都是左手螺旋构型。3条左手螺旋链叉相互缠绕成右手螺旋结构。特点： 原大分子的螺旋结构和存在结晶区使其具有一定的热稳定性； 胶原天然的紧密的纤维结构，使胶原材料显示出很强的韧性和强度 在热处理过程中随着水分和油脂的蒸发和熔化胶原几乎

5、与肉食的收缩率一致 由于胶原分子链上含有大量的亲水基因，所以与水结合的能力很强二 角蛋白：结构：大纤维：上百根微纤维组成，200纳米，沿头发轴向排列微纤维：电缆式，直径8纳米，包埋在含硫的基体中原纤维：3根a螺旋线左缠绕，直径小于2纳米 特点：弹性高，轴向拉伸率达2倍三 弹性蛋白结构：弹性蛋白由二种类型短肽段交替排列构成。一种是疏水短肽赋予分子以弹性；另一种短肽为富丙氨酸及赖氨酸残基的-螺旋，负责在相邻分子间形成交联。特点：橡皮样弹性的纤维，能被拉长数倍，并可恢复原样。四 整联蛋白结构：整联蛋白是一种跨膜的异质二聚体，它由两个非共价结合的跨膜亚基，即和亚基所组成。细胞外球形结构域是一个露出脂双

6、分子层约20nm的头部，头部可同细胞外基质蛋白结合， 细胞内的尾部则与肌动蛋白相连。特点：因可介导细胞与细胞外基质的黏附，使细胞得以附着形成整体。结构多糖：分为均一多糖和不均一多糖。均一多糖：纤维素：结构：葡萄糖经由糖苷键连结的高分子化合物。天然的纤维素属于纤维一型，再生纤维素属于纤维二型，后者结构更加稳定。特点：在常温下，它是比较稳定的，纤维素柔顺性很差，是刚性的。壳聚糖：结构：壳聚糖是甲壳素去除部分乙酸基后的产物，甲壳素继续用浓碱乙酸基化则得到壳聚糖。特点：1、杀虫，杀线虫：土壤里施入几丁质后分泌几丁质酶的微生物种 群增加，几丁质酶活力大幅度提高，真菌病害则受到抑制。 2、天然阳离子交换树

7、脂 壳聚糖具有与纤维素类似的六元环醚的规整结构，并含有轻基、胺基，是一种天 然阳离子交换树脂，可与很多金属离子形成配合物z$ zs)，将其与植物所需的微 量元素络合后，可用于调治作物缺素症。 3、溶液粘稠，易于成膜 壳聚糖具有溶液粘稠、易于成膜的特性脱乙酰度越高，粘度越大。导2A)，壳聚 糖与纤维素共混制成的膜，可大大增加膜的机械强度，利用壳聚糖易于成膜的特 性，可用其作种子包衣材料 4 表面多孔吸水透氧 壳聚糖具有表面多孔结构，可均匀地将化合物包埋其胶囊或颗粒中，具有缓慢释 放功能。壳聚糖还具有吸水透氧功能，壳聚糖是良好的药物缓释剂和保水剂 5、无毒可生物降解 壳聚糖对人畜无毒，能够生物降解

8、，在土壤中不板结土壤，可缓慢降解为小分子 碳水化合物，对环境无公害不均一多糖：透明质酸，肝素，蛋白聚糖。5、 介绍胶原和明胶的制备方法和相关制品，并举例说明在生物医学方面的应用。（get） 答：胶原的制备方法：选材，预处理，胶原的提取，胶原的分离和纯化。胶原广泛用于生物可降解缝线，人造皮肤，伤口敷料，人造腱和血管，止血剂，血液透析膜，各种眼科治疗装置，取代眼睛玻璃体及药物缓释载体等。 胶原应用一个例子：胶原膜应用于组织感染的治疗,如角膜组织感染和肝癌,将高浓度抗生素类制成水溶性薄镜片或薄膜用于眼部治疗角膜感染。镜片式给药可使局部获得最高血药浓度,包含四环素的胶原膜移植入眼,7d后仍可在血浆中检

9、测到四环素。明胶采用化学交联法来进行制备。明胶广泛用于工业、制药业及生物医用。如用于各种药物的微胶囊化及包衣，同时还可治被生物可降解水凝胶。明胶还可被制成含生物活性分子如生长因子和抗体的柔软莫用于人造皮肤，防止伤口体液流出和感染。明胶应用的一个例子：有人将体外扩增的角质形成细胞2次接种于人工真皮结构物上，经过空气界面培养，可在体外构建具有模拟真皮和表皮双层结构的真皮替代物。经过实验验证可说明将成纤维细胞在壳聚糖明胶支架内培养一段时间后，形成细胞支架结构物，可作为人工真皮。6、 比较纤维素和壳聚糖的结构性能 ，以及在生物医学上的应用。（get）纤维素：葡萄糖经由糖苷键连结的高分子化合物。天然的纤

10、维素属于纤维一型，再生纤维素属于纤维二型，后者结构更加稳定。纤维素在医学上的应用形式主要是制造各种医用膜：一 硝酸纤维素膜：用于血液透析和过滤。二 粘胶纤维：用于透析三 再生纤维素：是目前人工肾使用较多的透析膜材料，对溶质的传递，纤维素膜起到筛网和微孔壁垒作用四 醋酸纤维素膜：主要用于血透析系统五 全氟代酰基纤维素：用于制造代膜式肺、人工心瓣膜、人工细胞膜层，各种导管、插管和分流管等。壳聚糖是甲壳素去除部分乙酸基后的产物，甲壳素继续用浓碱乙酸基化则得到壳聚糖。壳聚糖在医学中多用于：一 可吸收性缝合线，用于消化道和整形外科二 人工皮，用于整形外科，皮肤外科，用于二三度烧伤，采皮伤和植皮伤等三 细

11、胞培养，制备不同形状的微胶囊，培养高浓度细胞，如包封的是活细胞，则构成人工生物器官四 海绵，用于拔牙患，囊肿切除，齿科切除部分的保护材料五 眼科敷料，可生成较多的成胶原和成纤维细胞六 隐形眼镜七 膜，用于药物释放系统和组织引导再生材料八 固相酶载体7、 举例说明不均一多糖在人体内的作用和结构性能特点（get） 答：不均一多糖包括：透明质酸，肝素，蛋白聚糖。 透明质酸在人体内的作用：润滑关节，调节血管壁的通透性，调节蛋白质，水电解质扩散及运转，促进创伤愈合等。透明质酸具有特殊的保水作用。 透明质酸结构：由单位D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺组成的高级多糖。D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺之间由-1,

12、3-配糖键相连，双糖单位之间由-1,4-配糖键相连。 透明质酸性能特点： HA溶液具有高度粘弹性，溶液的粘度明显依赖于切变力，同 一浓度的溶液在高、低切变力下，粘度可差数千倍。HA的独 特的流变学特性是其临床应用的基础之。HA对人类及动物无 抗原性 肝素在人体内的作用： 1、抗凝血：（1）增强抗凝血酶3与凝血酶的亲和力，加速凝血酶的失活；（2）抑制血小板的粘附聚集；（3）增强蛋白c的活性，刺激血管内皮细胞释放抗凝物质和纤溶物质。2、抑制血小板，增加血管壁的通透性，并可调控血管新生。3、具有调血脂的作用。4、可作用于补体系统的多个环节，以抑制系统过度激活。与此相关，肝素还具有抗炎、抗过敏的作用。

13、肝素结构：肝素含有长短不一的酸性粘多糖。主要由硫酸-D-葡萄糖胺、硫酸-L-艾杜糖醛酸、硫酸-D-葡萄糖胺及D-葡萄糖醛酸中两种双糖单位交替连接而成，是一分子量为500030000的混合物。含有大量硫酸基和羧基，带大量阴电荷呈强酸性。肝素性能特点：功能特性包括溶解性、持水性、粘度、凝胶性、乳化性和起泡性等。已有的研究结果表明蛋白聚糖的功能特性比单独的蛋白质和多糖都要好。蛋白聚糖在人体内的作用：关节腔内以及腔道器官粘膜表面的蛋白聚糖，有润滑及保护作用。氨基聚糖有亲水性，不但占据很大的体积，而且可以缓冲机械力，减轻冲撞造成的损伤，并使组织具有抗压性。在外界压力的作用下，氨基聚糖分子体积缩小，其中的

14、多阴离子相互靠近，同种电荷间的排斥力产生膨胀压，以抗压缩；压力去除后又反弹回复原有的体积。氨基聚糖及蛋白聚糖在细胞运动、增殖、分化、信息传递、细胞间的识别和粘合、细胞与细胞外基质的粘着以及胚胎发育中都具有重要作用。蛋白聚糖结构：由一条或多条糖胺聚糖和一个核心蛋白共价链接而成。蛋白聚糖除含糖胺聚糖链外，尚有一些N或（和）O链接的寡糖链。蛋白聚糖性能特点：功能特性包括溶解性、持水性、粘度、凝胶性、乳化性和起泡性等。已有的研究结果表明蛋白聚糖的功能特性比单独的蛋白质和多糖都要好。8、 举例说明生物矿物的结构特点和仿生合成在材料制备上的意义。9、 请比较生物材料与普通工程材料在成分，结构，性能，使用环

15、境，应用等方面的特点和不同之处。使用环境：外部自然环境：大气、水、光辐射、温度、压力。 体内环境：体液、血液、蛋白质、酶、细胞、自由基。10、 请从宿主反应和材料反映两个方面解释生物相容性（get） 答：生物相容性是指材料在生理环境中，生物体对植入的生物材料的反应和产生有效作用的能力，用以表征材料在特定应用中与生物机体相互作用的生物学行为。生物相容性受诸多因素的影响，主要表现为宿主反应和材料反应。 宿主反应是生物机体对植入材料的反应。宿主反应的发生是由于生理环境的作用，导致构成材料的组分原子、分子以及颗粒碎片等代谢产物进入机体组织。生物材料进入机体后，可产生以下宿主反应：（1）局部组织反应；（

16、2）全身毒性反应；（3）过敏反应（4）致癌，致畸，致突变反应（5）适应性反应 材料反应是材料对生物机体作用产生的反应，材料反应的结果可导致材料结构破坏和性质改变，主要包括（1）生理腐蚀（2）吸收（3）降解和失效 一种理想的生物医用材料既要求所引起的宿主反应能够保持机体可接受，又不使材料发生破坏，即保持良好的生物相容性。11、 从微观和宏观角度阐述材料与组织相互作用的过程和现象；并举例说明生物组织对生物材料可能产生的反应。 答：12、 举例说明改进材料血液相容性和组织相容性的方法（不少于两种方法）。（get） 血液相容性：一切与血液接触的材料，应不致血栓形成和与血液不发生相互作用，改进材料表面的

17、性能或结构有助于提高材料的血液相容性。可以通过抑制纤维蛋白原向纤维蛋白的转化反应和通过组织血小板在材料表面的黏附聚集、材料表面的内皮细胞固定化来达到抗凝血的效应。 例如材料表面肝素化可以通过肝素与血小板第三因子（AT3）共同作用于凝血酶，一直纤维蛋白原想纤维蛋白的转化反应。而我国研制的新型聚醚聚氨酯抗凝血材料AT-PU系列具有表面亲水-疏水微相分离结构的聚合物，亲水性的材料表面与血小板相互作用微弱，不易引起血小板在材料表面的黏附，不激活凝血系统，可阻止血小板血栓的形成，有利于提高材料血液相容性。现在多用生物医用材料表面县固顶材料粘合蛋白或在这类蛋白质分子中加入结合功能的肽段，然后再在其上种植和

18、培养内皮细胞。 组织相容性中最重要的两个问题是材料与炎症，材料与肿瘤。改善材料的外形改进埋植方法、改善粗糙程度等因素会对改善组织相容性有着很大的影响。1） 将不同外形的材料埋入大鼠皮下组织内，肿瘤发生率明显不同。粉末状和海绵状材料几乎不诱发恶性肿瘤，纤维状材料也很少发生恶性肿瘤，只有片状材料容易诱发恶性肿瘤。2） 连续放置的片状材料恶性肿瘤发生率明显高于打孔放置的片状材料。3） 若材料表面光滑，肿瘤发生潜伏期短，若材料表面粗糙，肿瘤发生潜伏期延长。13、 举例说明金属、陶瓷、高分子在体内可能发生的反应和变化。(get) 金属：人体局部酸碱度性经常略有变化，温度保持在37度左右，这种环境对金属材

19、料会产生腐蚀，其腐蚀产物可能是离子，氧化物，氯化物等，他们与邻近的组织接触，甚至渗入正常组织或整个生物系统中，对正常组织产生影响和刺激，引起包括组织非正常生长，畸变，过敏或炎症，感染等不良生物反应，甚至诱发癌变。例如医用不锈钢材料，医用不锈钢在体内发生的腐蚀反应主要缝隙腐蚀、磨蚀和电偶腐蚀构成，这种腐蚀会造成金属离子或其他化合物进入周围的组织或整个机体，因而可在机体内引起某些不良组织学反应，如出现水肿，感染，组织坏死等。 陶瓷：陶瓷发生磨损.髋摆动时，关节负重面之间会出现轻微分离，转至足跟着地时，假体头与髋臼的上缘就出现了边缘负重，随之关节复位，在边缘负重与关节复位的过程中可加重假体磨损。 高

20、分子： 例如手术用聚乳酸缝合线在体内会发生降解反应，通过水解反应和酶的分解反应使得聚乳酸主链分解，最后被人体排出，这种降解反应对于人体来说影响较小。 14、 举例说明惰性生物医用金属的种类和性能特点（get） 惰性生物医用金属材料主要是医用贵金属，医用贵金属是金、银、铂及其合金的总成。他们具有稳定的物理和化学性质，抗腐蚀性优良，表现出生物惰性。 1、金及金合金：纯金质软，应用受限，为了提高强度，降低成本，开发出金银铜三元合金为基础的金合金，此外还添加钯，铂，锌。随着金含量的降低及银铜含量的增加，金合金的抗拉强度明显上升。维氏硬度也大幅提高。金及金合金主要用于口腔牙齿的整牙修复，在颅骨修复及植入

21、电极电子装置方面也有临床应用。 2、银及银合金：纯银具有优异的导电性能，可用于制作植入性的电极或电子检测装置。但银最主要的临床应用是与汞合金形成汞齐合金，用作口腔填充材料使用。 3、铂及铂合金：铂是唯一能抗氧化直到熔点的金属，抗腐蚀性能优异，在室温下除了王水外，几乎不与任何化学试剂反应，呈生物惰性。铂及其合金制造的微探针广泛用于神经系统检测，如神经修复装置，耳蜗神经刺激装置、横膈膜神经刺激装置，视觉神经装置和心脏起搏器电极等。15、 医用镁合金的性能特点与研究进展（get） 性能特点：(1)镁合金具有良好的生物相容性。镁是人体内仅次于钙、钠和钾的常量元素之一，能够激活多种酶，参与体内一系列代谢

22、过程，促进钙的沉积，是骨生长的必需元素。此外，体内过量的镁可通过尿液排出体外，不会导致血清镁含量的明显升高或沉积于体内而引起中毒反应(2)镁合金具有良好的力学相容性。镁及其合金有高的比强度和比刚度，且密度接近自然骨，其弹性模量约为41-45GPa，更接近于人骨的弹性模量，可有效缓解应力遮挡效应，促进骨的生长和愈合并防比发生二次骨折(3)镁合金具有完全可降解性。镁具有很低的标准电极电位(-2. 37V)，易发生腐蚀反应，在含有氯离子的人体体液环境中易生成镁离子被周围机体组织吸收或通过体液排出体外;(4)镁合金成本低。镁的资源丰富，价格相对低廉。研究进展1骨固定材料 镁合金在骨折愈合初期能够提供稳

23、定的力学性能，逐渐降低其应力遮挡作用，使骨折部位承受逐步增大至生理水平的应力刺激，从而加速骨折愈合，防止局部骨质疏松和再骨折的发生。实验涉及的骨固定材料主要有棒、板条和螺钉。2血管支架 镁合金因易降解性及合适的力学性能，可被制成可降解血管支架3. 3多孔镁骨组织工程材料 多孔镁作为一种可降解的生物材料，其力学性能符合要求，且其本身具有生物活性，可诱导细胞分化生长和血管长入。国外研究人员分别通过铸造法、粉末冶金法和激光加工技术制备了多孔镁骨组织工程材料，认为镁合金在多孔骨组织工程材料方而具有良好的发展。16、 举例说明生物以用金属材料的表面改性方法与应用（get） 17、 阐述生物惰性陶瓷的结构

24、、性能特点和应用（get） 答：生物惰性陶瓷有氧化物陶瓷，非氧化物陶瓷，碳制材料，惰性生物玻璃等 （1）氧化物陶瓷：氧化物陶瓷是指主晶相为刚玉的陶瓷材料。刚玉属于六方晶系，氧离子作密方堆积，刚玉的单位晶胞是面心的菱面体。这样的结构使刚与陶瓷具有机械强度高，耐高温，耐化学浸蚀，生物相容性好的特点。氧化物陶瓷可以用来制作关节陶瓷，并且可以在骨折内固定和齿科方面有着广泛的应用。 （2）非氧化物陶瓷：非氧化物陶瓷硬度大，具有高的热度，导热性，导电性好，是一种耐磨耐腐蚀的材料。非氧化物陶瓷主要用来做硬组织的替换材料。 （3）碳质材料：碳质材料的结构主要有金刚石结构，石墨结构，被无定形层状结构，其中以无定

25、形层状结构存在的碳最多，并且在医学领域用的也最多。碳质材料有着许多优良的性质，植入人体后化学稳定性好，无毒性，无排异反应，与人体亲和性好，人体组织会慢慢长入碳质材料的空隙中，具有诱发组织生长的作用。另外，碳质材料具有优良的抗血栓和抗溶血作用性质，不会诱发血栓。并且具有优良的机械性质，可以通过不同的工艺改变其结构来进行调整，以满足不同用途的需要。18、 举例说明生物活性无机材料的主要种类，结构和性能和应用特点。（get）1、 生物活性玻璃陶瓷，主要是指含CaO和P2O5的玻璃。磷氧玻璃的基本结构单元是磷氧四面体，但每一个磷氧四面体中有一个带双键的样它们的多面体都是以桥氧相连接。1) 具有优异的细

26、胞亲和性，2) 具有多元组成，可在较大范围内调整其组成，结构，和相成份。3) 化学性能稳定，可长期稳定行使功能，4) 机械强度高5) 制造工艺成熟，产品性能稳定，可以批量生产。生物活性玻璃陶瓷可以用于口腔应用，外壳应用，药物缓释载体。2、 羟基磷灰石 羟基磷灰石的晶体为六方晶系，Ca离子位于上下两层的6个PO4（3-）四面体之间，与6个PO4（3-）四面体当众的9个角顶上的氧离子相连接，钙离子的配位数为9。附加羟基则与其上下两层的6个钙离子组成OH-Ca6配位八面体，角顶的钙离子则与其邻近的4个PO4（3-）中的六个角顶上的氧粒子与羟基连接，这种钙离子的配位数是.这种材料对生物组织无毒，无刺激

27、，不致过敏反应，不致畸形，不致突变，不致溶血，具有良好的生物活性和骨传导作用，适合于体内长期植入。 羟基磷灰石主要用于人工骨和人工口腔材料。19、 天然生物矿化材料的结构和性能特点，举例说明仿生矿化在材料制备上的应用和优势。(get)20、 举例说明纳米碳基材料的性能和应用纳米碳管：性能：由于碳纳米管中碳原子采取SP2杂化，相比SP3杂化，SP2杂化中S轨道成分比较大，使碳纳米管具有高模量和高强度碳纳米管具有良好的力学性能，CNTs抗拉强度达到50200GP；它的弹性模量可达1TPa，与金刚石的弹性模量相当，约为钢的5倍。碳纳米管的硬度与金刚石相当，却拥有良好的柔韧性，可以拉伸。具有良好的储氢

28、能力。纳米碳管应用：碳微球：性能：应用：21、 生物医用高分子材料的主要种类，结构和性能和应用特点。（get） 主要种类：生物医用高分子材料根据来源，可分为天然生物医用高分子材料和合成生物医用高分子材料。根据其稳定性可分为生物降解性医用高分子材料和不可降解型生物医用高分子材料。分局其应用，可分为人工脏器，固定，缝合材料，药用高分子材料，诊断用高分子材料及血液净化高分子材料。结构：1、链结构2、聚集态结构； 链结构分为近程结构，远程结构； 聚集态结构分为晶态，非晶态，取向态，液晶态，织态。性能：高分子材料的性能多种多样，但其材料的硬度、弹性等应与其周围组织尽可能匹配，不论高分子材料可降解与否，都

29、应该具有良好的生物相容性。应用特点：合成高分子材料与生物体（天然高分子）有着极其相似的化学结构，而且其来源丰富，能够长期保存，品种繁多，性能可变化，范围广，如从坚硬的牙齿和骨头，强韧类似筋腱和指甲，柔软且富于弹性的肌肉组织，透明角膜和晶状体等，都可用高分子材料制作，而且其可加工成各种复杂的形状。22、 简述生物惰性高分子的种类，结构和性能特点，举例说明在生物医学领域的应用，请以三种材料为例进行阐述。生物惰性高分子材料有硅橡胶，聚氨酯，聚酰胺等，以这三种材料阐述：23、 阐述组织工程研究的关键问题；以及组织工程支架材料的主要种类和基本性能要求。（get） 1.1种子细胞种子细胞的来源、数量和质量

30、目前依然是困扰组织工程发展的重要因素自体细胞作为种子细胞来源存在明显的局限性，如：自体组织因取材小而难以达到应有的细胞数量；在体外难以大量培养扩增并存在去分化现象；甚至，当自体细胞经过长时间体外培养再移植到体内后，仍有可能发生免疫排斥现象等 2 支架材料 支架材料作为人工细胞外基质是组织工程研究的 重要内容， 它在体内组织再生过程中发挥的作用包括：在结构上加强缺损部位的强度；阻碍周围组织长入；作为体外接种的细胞在体内扩增和增殖的支架；利用与细胞整合素以及受体的相互作用，作为一种可能的细胞功能调节因子；作为细胞、生长因子和基因的生物载体。由于人体结构的复杂性， 目前尚不能确定那一种材料是构建组织工程产品的最佳材料。 1.3组织工程生物反应器组织工程生物反应器是安装了将营养物、气体（如现有组织工程生物反应器培养产生的细胞数量往往太少，或者产生的组织片常常比需要的薄。即使能够培育出足够厚的软骨片，一旦软骨生长超过了一定厚度，中心的软骨细胞就会离生长载体过远而吸收不到营养物和气体，无法对生长调节的化学和物理信号做出反应，或者不能排去