以往临床使用较多的植骨材料主要有自体骨、同种异体骨，以及经特殊处理的异种骨和人工骨材料等。但自体骨存在来源有限、术后取骨处疼痛等缺点，且术后并发症可达8%；同种异体骨亦存在免疫原性和致病性等缺点[1]。随着组织工程学技术的发展，改变了治疗骨缺损的传统治疗模式。近20年来，应用生物学和组织工程学技术，将体外培养的高浓度种子细胞种植于人工或天然合成的细胞外基质载体上，并复合相关诱导因子，然后移植于体内，从而达到修复骨缺损的目的。骨组织工程是用最少量的组织细胞，经体外培养扩增后修复大块骨组织缺损，同时可依据缺损情况任意塑型，达到理想的形态修复，为最终实现无损伤修复创伤和真正意义上的功能重建开辟了新的途径。作者就骨组织工程中的3大要素（种子细胞、细胞生物支架、生长因子）的特点和作用作一综述。
1种子细胞
1—1 骨髓间充质干细胞（MSC）的生物学特性（1）增殖扩增能力：强大的增殖扩增能力是 MSC 的重要生物学特性。对骨髓基质细胞的研究表明，大约20％的骨髓基质细胞处于静止期（G0期），提示骨髓基质细胞具有强大的增值能力。（2）多样性： Wilson 等 [2] 通过流式细胞仪对干细胞表面标志进行了检测，结果显示骨髓基质细胞既表达间充质细胞共有的一些特征，同时也表达一些特定的间充质。
细胞（成骨细胞、软骨细胞及肌原细胞）所特有的特征。Nicola 等[3]利用基因表达系列分析技术，对骨髓基质细胞基因表达情况进行了检测，结果表明，即使是单个细胞所形成的克隆，其表达情况也呈现多种细胞的表达特征。
1—2 骨髓基质细胞常用分离方法目前常用的分离方法有贴壁培养法、密度梯度离心法及流式细胞仪筛选法等[4]。贴壁培养法是通过换液达到分离培养的目的；密度梯度离心法简便易行，也是目前最常用的方法。
2细胞生物支架
生物材料细胞支架可为细胞提供生存的三维空间，有利于细胞获得足够的营养物质、进行气体交换、排除废料，使细胞按照预制形态的三维支架生长，然后将这种细胞材料复合体植入骨缺损部位，在生物材料逐步降解的同时，种植的骨细胞不断增殖，达到修复骨缺损的目的。
2—1 天然高分子材料（1）胶原：Ⅰ型胶原对矿物沉积有明显诱导作用，有研究发现[5]，细胞与细胞外基质的黏附主要通过特异性受体整合素与细胞外基质特异配体位点结合；Cheng 等[6]证实，经Ⅰ型胶原修饰的玻璃陶瓷，其细胞黏附率提高了一倍；Catherine [7] 认为，胶原是一种非常有前景、可支持成骨细胞黏附及分化的表面修饰材料。（2）纤维蛋白：具有抗原性低、降解吸收性好、可促进移血管化和骨传导等优点，其凝胶可通过释放β转化生长因子和血小板衍生生长因子等来促进细胞黏附、增殖，并分泌细胞外基质，其中的纤维蛋白稳定因子对附着在网状结构上的间充质干细胞有很强的亲和力，能够促进这些细胞的增殖和分化。（3）几丁质及其衍生物：是一种天然多糖，将几丁质与其他高分子化合物反应，如聚乳酸 K 等形成共聚物，可改变其理化性能。其具有良好的生物相容性和生物可降解性，是一种比较理想的组织工程材料。Li 等[8]研究证实，几丁质与骨髓间充质干细胞有良好的生物相容性，与骨髓间充质干细胞复合可修复兔胫骨缺损，且效果优于单纯应用几丁酸。（4）透明质酸：是天然细胞外基质中糖胺聚糖的重要组成物，利用透明质酸钠中葡萄糖醛酸结构单元的羟基可制备透明质酸苄酯。意大利 FIDIA 生物聚合物公司已开发出无规则、直径40 μm 的纤维透明质酸苄酯无纺布网，作为三维支架用以修复关节软骨缺损[9]。（5）聚乳酸：聚乳酸和聚乙醇酸及其共聚物均具有良好的组织相容性和可降解性，而且不影响细胞的生长和分化，在软骨和骨组织工程应用中显示出较好的性能。
2—2 人工合成高分子材料（1）磷酸钙陶瓷：应用最广的是 HA 和 βTCP。βTCP 的最大优势是生物相容性好，植入机体后与骨组织直接融合，无任何排异和不良反应。还有研究[10]认为，磷酸钙陶瓷除了具有骨引导作用，还有诱导成骨作用，推测可能是某些磷酸钙陶瓷能吸附局部组织中的 BMP 而产生诱导作用。（2）生物活性玻璃（BG）：BG 植入机体后最显著的变化就是富含非晶型磷酸钙表面的形成，可选择性地吸收如纤维蛋白等血清蛋白，有利于细胞吸附的成骨细胞表型表达；BG 还能直接促使干细胞转化为骨细胞，而且在 BG 部分降解后形成袋状保护腔，使骨母细胞在其中分化为成骨细胞，从而使成骨现象不仅发生于 BG 的非晶型磷灰石表面，而且整个 BG 填充的骨缺损范围内均有新骨形成。
2—3 复合材料近年来的研究多注重应用细胞因子复合材料及多种材料复合来完善材料的性能。Yang 等[11]将骨细胞刺激因子1和（或）多营养蛋白（PTN）复合在拟生态支架上，与 BMCs 联合培养，结果表明，骨修复时 PTN 可促进新骨的形成；Lieb 等[12]研究显示，BMSCs 向成骨细胞分化时，在聚乙烯二醇（PEG）PLA 复合材料上，比 PLA、PLGA 和聚苯乙烯上分化更明显，并且 ALP 活性及矿化也要提高2倍。
3生长因子
3—1 bFGF在众多生长因子中，bFGF 对 BMSCs 具有明显的促增殖作用，它不仅能提高 BMSCs 的增殖速度及寿命，而且能在增殖过程中保留 BMSCs 的多向分化潜能。
3—2 BMP已被证实 BMP 能在活体内诱导成骨，它不但能诱导骨髓基质细胞分化为成骨细胞和软骨细胞，还能通过影响其他生长因子的表达，对种子细胞的成骨性能产生影响。目前主要应用腺病毒载体作为基因转染的载体，将 BMP 2基因转染到间充质干细胞内，通过测定碱性磷酸酶活性和分泌胶原基质含量证明，经过转染的细胞保持了成骨细胞表型，体内成骨试验也证明其成骨性能优于未转染细胞。
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