Το μόσχευμα οστών χρησιμοποιεί φυσικά ή συνθετικά υποκατάστατα για την αντικατάσταση οστών που λείπουν ή σπασμένα, γεγονός που επιτρέπει στον οστικό ιστό του ίδιου του ασθενούς να δημιουργήσει νέο ιστό για να αντικαταστήσει τα συνθετικά υλικά που χρησιμοποιούνται στο μόσχευμα. Ένα συνθετικό οστικό μόσχευμα χρησιμοποιεί συστατικά που παράγονται στο εμπόριο που είναι δομικά παρόμοια και έχουν παρόμοιες εμβιομηχανικές ιδιότητες με αυτές του οστικού ιστού. Ένα συνθετικό οστικό μόσχευμα μπορεί να δημιουργηθεί από υλικά όπως κεραμικά, απιονισμένο οστικό πλέγμα, κοράλλι ή ένα μείγμα αυτών. Ενώ τα συνθετικά οστικά μοσχεύματα εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται πολύ λιγότερο συχνά από τα μοσχεύματα που δημιουργούνται από το οστό του ίδιου του ασθενούς, εξαλείφουν τον κίνδυνο μόλυνσης και πόνου που σχετίζονται με τη συγκομιδή και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μεγάλες ποσότητες.
Το υλικό οστικού μοσχεύματος έχει τρεις κύριες λειτουργίες: οστεογονική, οστεοεπαγωγική και οστεοαγώγιμη. Ένα οστεογονικό υλικό βοηθά στο σχηματισμό νέου οστικού ιστού και κυττάρων. Τα οστεοεπαγωγικά μοσχεύματα ενεργούν για να ενθαρρύνουν τα κύτταρα να μετατραπούν σε οστεοβλάστες. Τα οστεοαγώγιμα μοσχεύματα λειτουργούν ως μια τρισδιάστατη δομή πάνω στην οποία μπορεί να αναπτυχθεί νέος ιστός. Ένα συνθετικό οστικό μόσχευμα συνήθως περιέχει μόνο μία ή δύο από αυτές τις ιδιότητες.
Η πλειοψηφία των συνθετικών οστικών μοσχευμάτων χρησιμοποιεί κεραμικά υλικά, τα οποία είναι πορώδη και παρέχουν δομή για την ανάπτυξη των οστών. Τα κεραμικά που περιέχουν υλικά φωσφορικού ασβεστίου, όπως η παράγωγη ένωση υδροξυαπατίτη και το σύνθετο φωσφορικό ασβέστιο, είναι οστεοαγώγιμα, οστεογόνα και μερικές φορές μπορεί να είναι οστεοεπαγωγικά. Ορισμένα κεραμικά υλικά, όπως το βιογυαλί, δεν περιέχουν φυσικές πρωτεΐνες ανάπτυξης και συνήθως εγχέονται με μυελό των οστών και άλλες πρωτεΐνες ανάπτυξης των οστών για την προώθηση της κυτταρικής αναγέννησης. Αυτά τα υλικά χρησιμεύουν ως σκαλωσιά για νέο οστικό ιστό και απλώς διαλύονται μόλις δημιουργηθεί η νέα οστική δομή.
Η απομεταλλωμένη μήτρα οστών (DBM) περιέχει κολλαγόνο και αυξητικά υλικά που έχουν αποσυρθεί από τα οστά των πτωμάτων. Τα DBM περιέχουν φυσικές οστεοεπαγωγικές πρωτεΐνες που ονομάζονται μορφογενετικές πρωτεΐνες των οστών (BMP), οι οποίες διεγείρουν το σχηματισμό νέου οστικού ιστού. Το DBM διατίθεται σε μορφή πάστας, γέλης, στόκου ή σκόνης λόγω της εκτεταμένης επεξεργασίας που απαιτείται κατά την εξαγωγή των συστατικών του. Ένα άλλο υλικό συνήθως συνδυάζεται με DBM εάν το οστικό μόσχευμα χρειάζεται δομικές ιδιότητες.
Τα κοραλλιογενή οστικά μοσχεύματα δημιουργούνται από τον εξωσκελετό των θαλάσσιων κοραλλιών. Ένα συνθετικό οστικό μόσχευμα που κατασκευάζεται από κοράλλια μοιάζει με τη δομή του ανθρώπινου οστικού ιστού, αλλά δεν περιέχει φυσικά πρωτεΐνες ανάπτυξης. Το Coral είναι προτιμότερο για ασθενείς που υποβάλλονται σε σοβαρή επανορθωτική χειρουργική επέμβαση, επειδή το υλικό μπορεί να αποκτηθεί σε μεγάλες ποσότητες και παρέχει μια ισχυρή δομή για την αναγέννηση των οστών.
Τα σύνθετα μοσχεύματα είναι ένα μείγμα κεραμικών και DBM. Με το συνδυασμό των δύο υλικών, το μόσχευμα έχει τη δομή και τις πρωτεΐνες ανάπτυξης που απαιτούνται για να σχηματιστεί νέος οστικός ιστός. Τα περισσότερα συνθετικά υλικά παρέχουν μόνο τη δύναμη ή τις πρωτεΐνες που χρειάζονται, έτσι τα σύνθετα μοσχεύματα μπορούν να είναι αποτελεσματικά στην παροχή ενός ικριώματος για το σχηματισμό νέων οστών και στην προώθηση της ανάπτυξης νέων κυττάρων.