Mặc dù nhiều thách thức kỹ thuật về in nội tạng được chia sẻ với các ứng dụng khác về tạo bản in 3D sinh học, có một số yếu tố cấu trúc cụ thể của cơ quan phải được giải quyết để tạo thành công cơ quan in được cấy ghép.

Sự tạo mạch

Việc chuyển chất dinh dưỡng và oxy đến các tế bào trong toàn bộ cơ quan in là điều cần thiết cho chức năng của nó. Trong các mô rất nhỏ hoặc mỏng có độ dày dưới milimet,[12][13] tế bào có thể nhận chất dinh dưỡng thông qua sự khuếch tán. Tuy nhiên, các cơ quan lớn hơn yêu cầu vận chuyển chất dinh dưỡng đến các tế bào sâu bên trong mô, điều này đòi hỏi mô phải được tạo mạch, và do đó có thể nhận máu để trao đổi hàng hóa như oxy và chất thải tế bào. Các kỹ thuật in nội tạng sớm tạo ra các mô rắn không thể tạo mạch máu, hoặc tạo mạch máu chỉ chậm khi các mạch máu chủ đưa vào cấy ghép, dẫn đến các vấn đề như hoại tử bên trong mô có thể đe dọa sức khỏe và phục hồi thành công của một người nhận cấy ghép. Các kỹ thuật phát triển gần đây hơn cho phép các cơ quan in được tạo ra với cấu trúc 3D phức tạp hơn, bao gồm cả hệ thống mạch bên trong có sẵn, cho phép tích hợp nhanh hơn cấy ghép vào hệ tuần hoàn chủ.[14] Có nhiều kỹ thuật để tạo ra hệ thống mạch máu hiện đang được phát triển. Một phương pháp là in ấn riêng biệt của các mạch sau đó được kết hợp vào một mô lớn hơn. Một phương pháp khác là in hy sinh, trong đó toàn bộ mô được in cùng một lúc, và một liên kết sinh học có thể tháo rời hoặc có thể tháo rời được sử dụng để tạo thành bên trong của các mạch. Một khi cấu trúc đỡ hy sinh này được loại bỏ, thường là bằng phương pháp hóa học hoặc nhiệt, phần còn lại của mô sau đó chứa một mô hình mạch máu.

Nguồn tế bào

Việc tạo ra một cơ quan hoàn chỉnh thường đòi hỏi sự kết hợp của nhiều loại tế bào khác nhau, được sắp xếp theo những cách riêng biệt và theo khuôn mẫu. Một lợi thế của các cơ quan in 3D, so với cấy ghép truyền thống, là tiềm năng để sử dụng các tế bào có nguồn gốc từ bệnh nhân để làm mới cơ quan. Điều này làm giảm đáng kể khả năng từ chối cấy ghép, và có thể loại bỏ sự cần thiết của các thuốc ức chế miễn dịch sau khi cấy ghép, điều này sẽ làm giảm nguy cơ sức khỏe của việc cấy ghép. Tuy nhiên, vì không phải lúc nào cũng có thể thu thập tất cả các loại tế bào cần thiết, có thể cần thiết để thu thập các tế bào gốc trưởng thành hoặc tạo ra sự đa năng trong mô được thu thập. Điều này liên quan đến sự tăng trưởng và phân hóa tế bào cần tập trung tài nguyên và đi kèm với rủi ro sức khỏe tiềm tàng của nó, vì sự phát triển tế bào trong một cơ quan in xuất hiện bên ngoài cơ thể và yêu cầu áp dụng các yếu tố tăng trưởng bên ngoài. Tuy nhiên, khả năng của một số mô tự tổ chức thành các cấu trúc khác nhau có thể cung cấp một cách để đồng thời xây dựng các mô và hình thành các quần thể tế bào riêng biệt, cải thiện hiệu quả và chức năng của in nội tạng.[15]