Τα ορθοπεδικά εμφυτεύματα είναι τεχνητές συσκευές που ενσωματώνονται σε οστά και αρθρώσεις για την αποκατάσταση της φυσιολογικής λειτουργίας. Συχνά, τα ορθοπεδικά εμφυτεύματα λειτουργούν ως αντικαταστάσεις αρθρώσεων σε περιπτώσεις όπου το ισχίο, το γόνατο, ο ώμος ή ο αγκώνας έχουν υποστεί βλάβη από τραυματισμό ή από ασθένειες όπως η οστεοαρθρίτιδα, όπου η φθορά στις αρθρώσεις οδηγεί σε πόνο και δυσκαμψία. Τα ορθοπεδικά εμφυτεύματα χρησιμοποιούνται συνήθως μόνο όταν οι μη χειρουργικές μέθοδοι θεραπείας έχουν αποτύχει. Τείνουν να φθείρονται μετά από αρκετά χρόνια και, για αυτόν τον λόγο, τα εμφυτεύματα που δίνονται σε νεότερους ανθρώπους μπορεί να χρειαστεί να αντικατασταθούν κάποια στιγμή.
Ένας αριθμός διαφορετικών υλικών χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ορθοπεδικών εμφυτευμάτων, συμπεριλαμβανομένων πλαστικών, κεραμικών και μετάλλων όπως ο ανοξείδωτος χάλυβας και το τιτάνιο. Τα εμφυτεύματα μπορούν να στερεωθούν στη θέση τους με διάφορους τρόπους. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν τσιμέντο ή βίδες για την αγκύρωση τους ή μπορεί να συγκρατηθούν στη θέση τους από την πίεση του περιβάλλοντός τους. Συχνά, το οστό που αναπτύσσεται γύρω από ένα ορθοπεδικό εμφύτευμα μπορεί να βοηθήσει στην ασφάλειά του. Μερικές φορές ένα μέρος ενός εμφυτεύματος είναι τσιμεντωμένο ενώ ένα άλλο μέρος όχι, όπως συμβαίνει με έναν τύπο αντικατάστασης ισχίου, που αναφέρεται ως υβριδικό, όπου το στέλεχος που φέρει το σφαιρικό τμήμα της άρθρωσης μπορεί να στερεωθεί με τσιμέντο ενώ το κύπελλο υποδοχής είναι δεν.
Τα ορθοπεδικά εμφυτεύματα τιτανίου έχουν τα πλεονεκτήματα ότι είναι ισχυρά αλλά ελαφριά και το σώμα συνήθως δεν αντιδρά σε αυτά. Ένα μειονέκτημα είναι ότι είναι δύσκολο για τα οστικά κύτταρα να κολλήσουν στη γυαλιστερή επιφάνεια του μετάλλου, καθιστώντας δύσκολη τη σύντηξη με το οστό ως μέρος της διαδικασίας επούλωσης. Η πρόοδος στην έρευνα βρίσκει νέους τρόπους για να χαράξει μικροσκοπικούς σωλήνες που ονομάζονται νανοσωλήνες στην επιφάνεια του τιτανίου, μια διαδικασία που προηγουμένως ήταν πολύ δαπανηρή για να είναι πρακτική. Η δομή αυτών των νανοσωλήνων τους καθιστά ελκυστικούς στο νερό και παρέχει ένα κατάλληλο περιβάλλον για την ανάπτυξη των κυττάρων.
Αν και τα ορθοπεδικά εμφυτεύματα έχουν οφέλη, όπως η αύξηση της κινητικότητας και η μείωση του πόνου που σχετίζεται με τραυματισμό ή εκφυλιστική ασθένεια των αρθρώσεων, υπάρχουν ορισμένα μειονεκτήματα που εμφανίζονται περιστασιακά. Τα εμφυτεύματα μπορεί να χαλαρώσουν ή να σπάσουν και σπάνια το σώμα μπορεί να αντιδράσει εναντίον τους. Μερικές φορές μπορεί να εμφανιστεί μόλυνση, γεγονός που μπορεί να καταστήσει απαραίτητη την αντικατάσταση ενός εμφυτεύματος. Τα βακτήρια μπορούν να αναπτυχθούν στην επιφάνεια ενός ορθοπεδικού εμφυτεύματος, σχηματίζοντας αυτό που ονομάζεται βιοφίλμ, και για να επιλυθεί αυτό το εμφύτευμα πρέπει να αφαιρεθεί και να αντιμετωπιστεί η λοίμωξη προτού εγκατασταθεί ένα αντικατάσταση. Η έρευνα σε αυτά που είναι γνωστά ως υδρογέλες μπορεί να προσφέρει ελπίδα για το μέλλον, καθώς αυτές οι ουσίες που απορροφούν νερό είναι μη φιλικές προς τα βακτήρια, ενώ εξακολουθούν να επιτρέπουν την ανάπτυξη των οστικών κυττάρων και μπορούν να προστεθούν στην επιφάνεια ενός εμφυτεύματος για να ελαχιστοποιηθούν οι πιθανότητες επικράτηση της μόλυνσης.