已发现细胞外基质可引起组织再生和愈合。尽管细胞外基质促进组织建设性重塑的作用机制尚不清楚，但研究人员现在认为基质结合的纳米囊泡(MBV)是愈合过程中的关键参与者。例如，在人类胎儿中，细胞外基质与干细胞一起生长和再生人体的所有部位，胎儿可以再生任何在子宫内受损的东西。长期以来，科学家们一直认为矩阵在完全发育后停止运作。它过去曾被用来帮助马治愈撕裂的韧带，但它正在进一步研究作为人类组织再生的装置。
在损伤修复和组织工程方面，细胞外基质有两个主要用途。首先，它可以防止免疫系统从损伤中触发并以炎症和疤痕组织作出反应。接下来，它促进周围细胞修复组织而不是形成疤痕组织。
对于医疗应用，所需的ECM通常从猪膀胱中提取，这是一种易于获取且相对未使用的来源。目前，它经常被用来通过关闭胃部组织中的孔来治疗溃疡，但许多大学和美国政府目前正在对伤兵应用进行进一步研究。
并非所有细胞外基质设备都来自膀胱。来自猪小肠粘膜下层的细胞外基质被用于修复“房间隔缺损”（ASD）、“卵圆孔未闭”（PFO）和腹股沟疝。一年后，这些贴片中95%的胶原蛋白ECM被心脏的正常软组织取代。
细胞外基质蛋白通常用于细胞培养系统，以在细胞培养过程中将干细胞和前体细胞维持在未分化状态，并在体外发挥诱导上皮细胞、内皮细胞和平滑肌细胞分化的作用。细胞外基质蛋白也可用于支持体外3D细胞培养以模拟肿瘤发展。
一类通过处理人类或动物组织以保留部分细胞外基质而获得的生物材料称为细胞外基质生物材料。
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