牙齿由牙釉质、牙本质和牙骨质三种硬组织及一种牙髓软组织构成。位于牙冠外层的牙釉质是人体内钙化程度最高且最坚硬的组织。构成牙齿主体的牙本质硬度低于牙釉质但高于骨。牙根外层的牙骨质硬度与骨组织类似。而牙齿中唯一的软组织被牙本质紧密包裹,仅由窄小的根尖孔和侧支根管开口与外界相通。尽管如此,多种病原因素,如龋病、创伤、牙周疾病等,均可造成牙体组织破坏甚至整个牙齿缺失。现今已发展出多种用于牙体组织修复的材料,但大多数材料仅着眼于牙体组织解剖结构的修复,而不能修复缺失组织的生物功能。所以,相较根管充填、牙移植和牙种植等修复方法而言,利用组织工程学的方法重建牙体组织将会是更好的解决办法。 组织工程的组织构建可分为体内和体外两种形式。但总的来说,组织工程的研究核心是将细胞种植于支架材料,并使其在一定的活性因子的诱导下形成特殊组织以从形态结构乃至功能上替代病损组织。基于此,组织工程研究的三个重要环节是细胞、支架材料和生物活性因子。 从细胞角度来讲,目前研究的重点在于干细胞。 干细胞是一类可以不断自我更新及具分化潜能的细胞。它终身能够分裂并产生前体细胞,而产生出的前体细胞可分化为特殊细胞。干细胞的这一特性使得它成为目前最热门的研究方向之一。根据来源的不同,干细胞可分为胚胎干细胞和成体干细胞两种。其中源自囊胚内层细胞团的胚胎干细胞具有分化为几乎全部组织和器官的能力,这种能力被称为全能性。尽管如此,由于人胚胎干细胞来自具有发育成个体潜力的人胚胎,出于伦理学等方面的原因,人胚胎干细胞的相关研究引发了很大争议。大多数国家采取了限制人类胚胎干细胞研究的政策,有些国家甚至明令禁止。 在这种大环境的影响下,越来越多的研究人员将其注意力转到成体干细胞的研究上。成体干细胞是分布于已分化组织或器官的未分化细胞。与胚胎干细胞类似,成体干细胞也具备自我更新及分化成特殊细胞的能力。最初,成体干细胞被认为具有组织特异性,即其分化潜能仅限于它所处的组织。然而近来的研究表明,成体干细胞同样具有分化成其他组织细胞的潜能,这种现象被称为成体干细胞的横向分化能力或可塑性,这一发现为成体干细胞开创了更广泛的应用空间。 随着干细胞研究的不断深入,现已从多种分化组织中发现了成体干细胞的存