Os andaimes de engenharia de tecidos são estruturas feitas de substâncias artificiais ou naturais que atuam como uma forma na qual as células podem crescer. O andaime pode ser inerte e não interagir com as células que nele crescem, ou pode ajudar ativamente o crescimento das células, liberando sinais químicos. Esses andaimes são úteis para ajudar a reconstruir ou substituir o tecido humano perdido.
A base da engenharia de tecidos é a criação em laboratório de novas células e estruturas biológicas para substituir tecidos e órgãos perdidos ou com mau funcionamento. Para fazer isso, os engenheiros de tecidos precisam de uma forma – ou estrutura – para fazer crescer as células, porque as células cultivadas em laboratório não formam formas por si mesmas; em vez disso, eles se espalham em uma forma bidimensional. Os suportes são projetados para estimular as células a se prenderem e crescerem em uma forma predeterminada específica.
Os andaimes podem ser feitos de uma variedade de substâncias. Isso inclui plásticos, proteínas de seda, cerâmicas de fosfato de cálcio e até mesmo polímeros naturais como o colágeno. Em 2010, um hospital de pesquisa espanhol estava fazendo experiências em corações humanos retirados de doadores e sem todas as células, deixando para trás a estrutura de colágeno. O objetivo era tirar células de um paciente que precisa de um transplante de coração e permitir que as células cresçam na estrutura de colágeno, criando um novo coração que o sistema imunológico não ataca como estranho.
Um andaime de engenharia de tecidos precisa ser poroso. Os poros permitem que as células se interconectem e adiram umas às outras. Idealmente, o andaime também deve liberar produtos químicos que ajudam a promover a migração celular, a adesão celular e a diferenciação em células especializadas. Outro benefício de alguns andaimes de engenharia de tecidos é que eles são biodegradáveis, então eles se quebram quando as células se formam na forma desejada.
Um grande problema com alguns andaimes de engenharia de tecidos é que as células precisam de oxigênio e nutrientes para crescer. As células podem migrar para os poros do andaime até certo ponto. Uma vez que as células começam a penetrar muito fundo nos poros, no entanto, elas não recebem nutrientes ou oxigênio suficientes, porque as camadas superiores das células estão bloqueando o movimento dos nutrientes e do oxigênio para as camadas inferiores. Uma inovação, chamada de andaime de forma livre sólida (SFF), contorna esse problema, porque é projetado com vasos sanguíneos artificiais que transportam esses nutrientes pela estrutura e removem resíduos. Os andaimes de engenharia de tecidos SFF estavam sendo experimentados em 2011 para aperfeiçoar o sistema de vasos sanguíneos artificiais para que grandes órgãos complexos pudessem ser produzidos.
Os cientistas já fizeram a pele semeando as células da pele do paciente em uma estrutura de colágeno. A pele é uma estrutura bidimensional, de modo que a questão da difusão do oxigênio e dos nutrientes não impediu o desenvolvimento. Esta pele é usada no tratamento que envolve enxertos de pele.