Pour remédier aux rejets des organes animaux, des organes artificiels apparaissent, en particulier grâce aux avancées technologiques récentes. Ils sont composés de biomatériaux compatibles avec le corps humain et sont parfois traités chimiquement en complément. Un biomatériau est selon les conférences de consensus de Chester (1986, 1991) un « matériau non vivant, utilisé dans un dispositif médical et conçu pour interagir avec des systèmes biologiques, qu'il participe à la constitution d'un appareillage à visée diagnostique ou à celle d'un substitut de tissu ou d'organe, ou encore à celle d'un dispositif de suppléance (ou assistance) fonctionnelle ». Il en existe plusieurs types : les métaux, les polymères, les matériaux d'origine naturelle et les céramiques.
Les organes artificiels sont conçu avec une forme adaptée à l’organisme humain et leur taille a tendance à diminuer ce qui facilite la greffe et la vie « post -greffe ». La transplantation cardiaque est la seule thérapie efficace contre les insuffisances cardiaques de classe IV, mais les demandes sont largement supérieures aux disponibilités. Un nouvel espoir réside dans le projet du cœur artificiel du Pr. Alain Carpentier et de CARMAT dont les essais cliniques en 2 phases ont débuté. La première phase concerne 4 patients au pronostic vital engagé à brève échéance et vise à évaluer la sécurité de la prothèse selon la survie à 30 jours du patient. La deuxième phase comprendra une vingtaine de patients et évaluera leur survie mais aussi des aspects plus qualitatifs (efficacité, amélioration fonctionnelle, réhabilitation des organes, qualité de vie, confort…). Le recueil de ces données s'effectuera sur 6 mois et il permettra à CARMAT de soumettre son dossier au marquage CE et plus tard de commercialiser ce cœur bioprothétique. Deux patients ont déjà été implanté dans le cadre de la première phase. Le premier patient est décédé 74 jours après son implantation, son cœur bioprothétique aurait donc battu environ 7 millions de fois. Selon le Pr. Carpentier les causes du décès sont « multifactorielles » : sa condition (âge, maladie avancée,...) et son état général notamment sa fonction rénale plus atteinte que supposée au départ. Le second patient est « un malade plus jeune, aux fonctions rénales et hépatiques encore peu atteintes, et avec une bonne fonction pulmonaire ».
Des essais portent aussi actuellement sur des organes « bio-artificiels » c'est-à-dire en partie faits de biomatériaux et le reste en cellules vivantes. On peut alors parler de matériaux hybrides: un mélange entre biomatériaux et cellules souches issues de cultures in situ. Dans un premier temps le but est d'utiliser des cellules humaines, qui pourraient ensuite être remplacées par des cellules animales afin d'avoir une grande réserve disponible. Les principaux projets portent sur un pancréas bio-artificiel pour remédier au diabète de type I. Cela consiste en l'implantation dans l'abdomen du patient d'îlots de Langerhans contenus dans une poche pour qu'ils sécrètent automatiquement en fonction des besoins l'insuline nécessaire. La membrane de cette poche laisse passer le glucose dans un sens et l'insuline dans l'autre mais reste hermétique aux anticorps et aux cytokines entraînant les rejets. Cela permettrait donc de diminuer voire de supprimer les traitements immunosuppresseurs qui accompagnent habituellement une greffe. La difficulté réside en l'irrigation sanguine de ces cellules à travers la poche sans qui elles mourront rapidement. Il s'agit pour le moment d'un essai clinique qui aura lieu en 2016.