在组织工程与再生医学领域，透明质酸（HA）的应用正逐渐崭露头角，成为备受关注的明星生物材料。那么，透明质酸能够在这一领域发挥怎样的神奇作用呢？
在人体的细胞与细胞之间的空隙里，充满着像脚手架一样的细胞外基质，而透明质酸是细胞外基质的重要组成部分。细胞外基质可不是只发挥支撑固定的作用，它还是各种生理活动的信号塔、调度站和物流运输中心。透明质酸在不同组织器官的细胞外基质中所占比例有所不同，在某些组织器官中的含量比较高，比如关节滑液、眼玻璃体、皮肤、软骨等，人在衰老以后，体内的透明质酸含量会降低，导致关节滞涩、皮肤下垂等问题。那么要促进缺损组织器官的修复与再生，既天然安全又有强大功能的细胞外基质成分就是最重要的原材料，其中透明质酸又是首选，这有几方面的原因：
1）透明质酸的分子结构比较有规律，是双糖单元的重复排列，就像一串红蓝红蓝排列的项链，那么把透明质酸用微生物发酵的方法大规模生产出来，就比其他细胞外基质成分要相对容易；
2）人体内有透明质酸的天然代谢途径，外源性的透明质酸进入人体很容易被降解吸收，几乎不会有免疫排斥或者异物反应；
3）透明质酸分子中存在大量游离的羟基和羧基，这些基团在化学家的眼中，都是非常听话的好孩子，很容易进行化学修饰，从而让透明质酸在人体内不那么容易被降解掉，坚固一些、维持的时间长一些，或者能够像加了激光制导一样，准确的运输到特定部位完成指定任务，又或者能够与其他细胞外基质成分手拉手团队作战。
透明质酸是软骨和关节滑液中的主要成分，它不仅是皮肤中的保湿大王，也能保持软骨基质的水合状态，在这种经常需要运动摩擦的部位，它还是减震器和润滑油。软骨自身修复能力有限，如果只是向关节软骨磨损的部位补充注射透明质酸，对受了损伤或者老化的关节来说，救得了一时救不了一世。透明质酸在软骨修复的过程中，主要是配合其他细胞外基质成分，调动修补材料外围那些懒惰的、甚至已经躺平的软骨细胞到材料内部集合，给他们打鸡血，或者是指挥修补材料裹携进修复位置的软骨细胞、多能干细胞变成正常的软骨，教他们自己生产正常的细胞外基质。此外，透明质酸还可以作为载体包裹、缓慢释放一些能够促进软骨修复的药物。
骨组织有一种叫做“终身重塑”的神奇能力，能够自我更新、修复，自己愈合，且不留下任何痕迹，但是如果骨缺损处伤口太大了，就超出了修复的极限，这时就需要透明质酸来争取时间，一方面在伤口处先搭好架子，另一方面诱导前成骨细胞、干细胞向成熟的骨骼转变，同样也要教会这些细胞分泌正常的细胞外矿化基质。透明质酸也可以充当一些有利于骨再生的活性物的缓释载体，比如胶原酶等。当然，骨骼对修补材料的力学性能要求较高，特别是一些承重的骨骼，因此透明质酸在修复骨骼时，通常需要跟另外一些刚性比较强的材料复合。此外，透明质酸还能改善其他的骨修复常用材料的生物相容性、机械性能和可操作性，也就是让其他材料更容易被人体接受，力学性能更接近损伤环境原有的正常水平，手术过程更方便、创伤更小。
心血管疾病中，有一部分以组织缺损或坏死为主要表现，比如心肌梗死导致心肌受损、瓣膜疾病导致血液循环紊乱危及生命、血管的堵塞或缺损导致周围组织的营养供应受阻等等。心血管组织的自我修复能力也很弱，而透明质酸本身就具有促血管生成的能力，也能够促进心肌细胞的增殖、改善损伤部位的应用供给，此外也同样可以作为干细胞、药物的载体。在瓣膜修复的场景下，透明质酸能够为生物材料人工瓣膜提供一定的力学性能，促进细胞的增殖和迁移，促进血管生成，指导其他细胞外基质的分泌，改善其他材料的性能等。透明质酸也可以促进血管网的重建，包括配合生长因子促进糖尿病患者的创面修复等。
神经系统的自我修复能力弱到什么程度呢，科学家们曾一度认为脊髓损伤、创伤性脑损伤等是完全不可逆的。虽然干细胞移植技术在神经修复方面取得了很大进展，但是仍然存在不少问题，比如干细胞存活率低、有畸胎瘤发生风险、干细胞分化方向失控等。透明质酸恰好可以提高干细胞的存活率、调控细胞迁移、促进干细胞与宿主组织整合以及诱导干细胞定向分化成需要的细胞。透明质酸还能发挥局部的抗纤维化和抗炎的作用，改善病理条件下的神经周围环境，从而促进神经轴突的再生。另外，透明质酸还具有较好的电生理活性，能够传递电刺激信号，可以作为神经生长因子的递送载体，还能够改善神经导管材料的生物相容性，使其更安全。
角膜损伤可导致视力受损甚至失明，异体角膜移植面临供体不足和免疫排异问题。透明质酸良好的生物相容性、可降解性以及保湿和润滑能力，使其在角膜再生修复中能发挥支持作用。首先透明质酸能够支持角膜上皮细胞、角膜干细胞的黏附与增殖，它的光学性能较好，用于制备人工角膜，能够确保较好的透光率，促进伤口愈合，减轻炎症和角膜水肿。
此外，透明质酸还能在肝脏修复中促进血管生成、促进肝细胞的黏附与增殖、递送药物以及抗化学损伤。在牙髓再生修复的过程中发挥递送药物或因子、促血管生成的作用。在皮肤缺损和糖尿病创面的修复过程中，透明质酸可以发挥改善损伤部位微环境、抗氧化、抗炎、促伤口愈合、促血管生成、抑制瘢痕等作用。利用透明质酸的促伤口愈合和促血管生成作用，还能改善其他组织修复材料的性能，比如常用于消化道、硬脑膜、膀胱、子宫甚至皮肤修复的猪小肠黏膜下层（SIS），就可以通过引入透明质酸改善机械强度和降解时间。
