Τα βιοτεχνητά όργανα είναι ανταλλακτικά μέρη του σώματος που δημιουργούνται από βιολογικό υλικό. Τα παραδοσιακά τεχνητά όργανα είναι συνήθως μηχανικά και κατασκευάζονται από συνθετικές ενώσεις όπως πλαστικό και κράμα μετάλλων. Τα βιοτεχνητά όργανα, αντίθετα, κατασκευάζονται από ζωντανά κύτταρα και αναπτύσσονται σε εργαστήριο. Αυτοί οι τύποι οργάνων αντικατάστασης έχουν πολλά πλεονεκτήματα και μπορεί να βοηθήσουν στη μείωση της εξάρτησης από δότες ανθρώπινων οργάνων.
Κάθε χρόνο, οι ασθενείς μπορεί να πεθάνουν περιμένοντας για μεταμόσχευση οργάνου. Όργανα όπως το ήπαρ, τα νεφρά και οι πνεύμονες έχουν συχνά πολύ μεγάλη ζήτηση από ασθενείς με σοβαρές ασθένειες. Ιστορικά, ο αριθμός των διαθέσιμων δωρητών οργάνων ήταν ανεπαρκής για να καλύψει τις ανάγκες κάθε ασθενή. Για να επιτύχει μια παραδοσιακή μεταμόσχευση οργάνου, ο δότης και ο ασθενής πρέπει να ταιριάζουν στενά βιολογικά. Ακόμη και όταν υπάρχει διαθέσιμο όργανο αντικατάστασης, το ανοσοποιητικό σύστημα του λήπτη μπορεί να απορρίψει το μόσχευμα.
Τεχνητά όργανα έχουν σχεδιαστεί για να λύσουν αυτό το πρόβλημα. Τα τεχνητά όργανα, όπως τα νεφρά, παράγονται από τα μέσα του 20ού αιώνα. Ωστόσο, ένα κανονικό τεχνητό όργανο κατασκευάζεται από μη βιολογικά υλικά. Όπως και με τα μεταμοσχευμένα όργανα, ένα μηχανικό τεχνητό μέρος του σώματος είναι επιρρεπές σε απόρριψη από το ανοσοποιητικό σύστημα. Σε πολλές περιπτώσεις, ένα τεχνητό όργανο πρέπει να αφαιρεθεί επειδή αντιμετωπίζεται ως «αφύσικο» από το σώμα.
Ένα βιοτεχνητό όργανο ακολουθεί μια μοναδική προσέγγιση για να παρακάμψει αυτούς τους περιορισμούς. Αυτοί οι τύποι οργάνων κυριολεκτικά «καλλιεργούνται» σε εργαστήριο. Για να δημιουργήσουν ένα βιοτεχνητό όργανο, οι ιατροί επιστήμονες χρησιμοποιούν ένα δείγμα των κυττάρων του ίδιου του ασθενούς. Αυτά τα εξαγόμενα κύτταρα διεγείρονται στο εργαστήριο και πολλαπλασιάζονται γρήγορα. Ένα δοχείο ή «ικριώματα» χρησιμοποιείται για να καθοδηγήσει τα κύτταρα στην επιθυμητή διάταξη καθώς αναπαράγονται.
Διαφορετικοί τύποι κυττάρων μπορούν να στρωθούν για να δημιουργήσουν πολύπλοκα βιοτεχνητά όργανα. Ένα στρώμα μυϊκών κυττάρων, για παράδειγμα, μπορεί να τοποθετηθεί στο εξωτερικό μέρος του σώματος για να παρέχει ένα σταθερό εξωτερικό. Αυτά τα στρώματα ζωντανών κυττάρων μπορούν να τοποθετηθούν προσεκτικά από μια εργαστηριακή συσκευή που μοιάζει με εκτυπωτή inkjet. Αυτή η συσκευή μπορεί να προγραμματιστεί ώστε να διασκορπίζει τα κύτταρα σε ένα προκαθορισμένο μοτίβο και επιτρέπει σε ένα όργανο να κατασκευαστεί από κάτω προς τα πάνω.
Η παρουσία των κυττάρων του ίδιου του ασθενούς μέσα σε ένα βιοτεχνητό όργανο συμβάλλει στη μείωση των πιθανοτήτων απόρριψης του μέρους του σώματος. Αυτός ο τύπος οργάνου είναι εντελώς οργανικός και δεν περιέχει ανθρωπογενή υλικά όπως πλαστικά. Και πάλι, αυτό το χαρακτηριστικό βελτιώνει δραματικά τις πιθανότητες να γίνει αποδεκτό ένα όργανο και επιτρέπει τη δημιουργία σχεδόν απεριόριστης παροχής οργάνων όταν χρειάζεται.