组织工程支架的好坏很大程度上决定了组织工程的成败，支架材料还有很多改进发展的空间，应在以下几个方面推进或突破：①筛选并改进支架材料的成分和配比，使得支架材料的降解速率与组织再生速率相适应，并确保支架材料的降解产物对细胞生存演变无害。降解速率太快，就起不到支架的作用，降解速率太慢，组织或器官形成后仍残留在体内，会诱发机体发生炎症反应。如果降解产生的代谢产物干扰细胞所处微环境，比如形成大量酸性物质，就会影响种子细胞的生存和分化。②增加支架材料的表面修饰与多孔性，提高支架材料与种子细胞之间的亲和力。将与细胞功能有关的物质(比如酶、细胞因子、黏附蛋白等)固定在材料表面，也就是对支架材料进行表面修饰，可以增加聚合物基质表面的细胞识别位点，增加细胞与支架的接触，促进种子细胞的吸附与增殖，促进细胞间的信号传递以及细胞外基质的合成或定向分化。

此外，西安脐带干细胞库努力将支架做成多孔材料，可以显著增加种子细胞黏附生长的表面积，有效促进细胞或组织生长，通过控制孔径尺寸度，有助于促进细胞向孔内部生长、促进细胞之间的相互联合、促进深层细胞与结构间的营养供应及代谢废物的及时排泄。总之，增加支架材料的表面修饰与多孔性，有利于细胞渗透生长、细胞外基质的分泌，有利于血管生成和组织再生。③注重生物力学研究，设计更加合理的支架材料内部的几何结构，这种特定的空间结构中细胞一基质和细胞-细胞之间传导来的机械力的几何分布会影响细胞的形状，甚至直接影响细胞的生存，因此，创造有利于种子细胞与生物材料结合和分化的空间结构很重要。④借助纳米技术优势构建类似天然人体组织的智能化仿生支架材料。

纳米技术取得的巨大进步为组织工程研究提供了直径1~100nm的粒子构成的纳米材料，其独特的小尺寸效应和表面或界面效应，显著增加了细胞的黏附和生物相容性，非常有利于细胞在材料表面和内部的迁移、增殖及分化，有利于组织器官的三维再生。通过改进优化分子设计制备合乎人体细胞外基质需要、能对生理环境变化产生响应、可在分子水平上激活基因表达的新一代支架材料，目标是获得智能化仿生组织器官。⑤研究开发具有生物电传导功能的支架材料，诱导种子细胞向神经组织分化，再生具有生物电传导功能的神经组织、神经肌肉组织等生物工程化的组织工程产品。⑥研究开发各种脱细胞基质的天然生物材料，比如动物来源的天然生物材料，来源广泛、成本低廉，具有与人体极为相似的组织结构和力学性能，经过脱细胞等一系列处理后，抗原性大大降低。皮肤脱细胞基质、骨脱细胞基质、角膜脱细胞基质、肌腱脱细胞基质等领域已经取得重大进展。⑦研究合成可生物降解、可在分子水平调节特定细胞生物学功能的新一代组织工程生物材料。目前组织工程常用材料主要包括合成材料和天然材料两大类。前者机械强度、降解速率、孔隙结构、生物相容性等理化性质均可在人工设计和控制，后者生物相容性好、细胞更易黏附生长，将两者优点结合起来，重点解决生物材料的加工和修饰，确保材料及其降解产物对种子细胞及机体之间拥有很好的生物相容性各种来源的种子细胞能黏附、生长、分化和分泌基质，且没有免疫排斥反应，具有良好的几何形态可塑性和表面构型。比如模拟合成含有精氨酸、甘氨酸和天冬酰胺等细胞外基质蛋白质的新一代高分子生物聚合物，这是组织工程生物支架材料发展的一个新兴领域。

有了种子细胞和组织工程支架材料，某种意义上来说就相当于有了种子和土壤，如何才能种出好的庄稼获得一个良好的收成就是组织工程要解决的一个下游问题。组织工程包括组织再生工程和组织替代工程两大类。组织再生工程是目前的发展主流，工程化的皮肤、软骨、骨、肌腱、角膜等人工组织已经取得巨大进步甚至已经用于临床。而组织替代工程由于技术难度太大而进展迟缓。

但是，这西安脐带干细胞库毕竟是有诱惑力的努力方向，生物医学科学家们先想到了体外培育简单的组织，组织工程生物反应器就应运而生了。它是安装了将营养物、气体和代谢废物控制在适当水平的搅拌器和传感器的培养室，可在实验室内规模化高效扩增细胞，甚至完全按照人工设计的方案生产组织工程器官。虽然借助组织工程生物反应器培养理想化的组织器官还有很长的路要走，但科学家们已经提出了改进提高的基本策略和努力方向，主要包括：①大限度地模拟人体内组织器官所处的生物力学微环境，实现三维立体空间环境下培养细胞或组织器官，增加流体作用力等生物力学影响因素，实现静态培养到动态培养模式的转变，引导培养过程中的细胞、组织或器官对模拟信号作出反应，达到重构或改变它们总体结构的目的，本质上就是要探索将种子细胞与支架材料完美结合构建组织或器官的佳方案。比如，增加培养基的脉动(类似于搏动心脏所产生的血压)，可以增加由血管内皮细胞和平滑骨细胞共培养构建的管状组织工程小动脉的机械特性，其生物学性能更接近于自然血管。②完善组织工程生物反应器的智能化检测控制设计，增强对组织器官培养过程中由于新陈代谢引起的环境变化监测及调整应对的灵敏度，确保培养细胞、组织或器官始终处于佳生长发育状态。西安脐带干细胞库随着组织工程生物反应器的不断更新换代，体外制备人工组织器官或许不是天方夜谭的奢望。

组织工程研究容易用于组织器官损伤或缺损后的修补，而骨科、血管、神经、皮肤等医学领域需求大，适于种子细胞和支架材料结合发挥作用。因此，经过几十年的发展，组织工程研究已经在这些领域取得了长足进展。