Koštano presađivanje koristi prirodne ili sintetičke zamjene za zamjenu kostiju koje nedostaju ili slomljene, što omogućuje pacijentovu vlastitom koštanom tkivu da stvori novo tkivo za zamjenu sintetičkih materijala korištenih u presađivanju. Sintetički koštani transplantat koristi komercijalno proizvedene sastojke koji su strukturno slični i imaju slična biomehanička svojstva kao i koštano tkivo. Sintetički koštani transplantat može se izraditi od materijala kao što su keramika, demineralizirani koštani matriks, koralj ili mješavina tih materijala. Iako se sintetski koštani transplantati još uvijek koriste mnogo rjeđe od transplantata napravljenih od pacijentove vlastite kosti, oni eliminiraju rizik od infekcije i boli povezane s žetvom i mogu se koristiti u velikim količinama.
Materijal koštanog presatka ima tri glavne funkcije: osteogenu, osteoinduktivnu i osteokonduktivnu. Osteogeni materijal pomaže u stvaranju novog koštanog tkiva i stanica. Osteoinduktivni transplantati djeluju tako da potiču stanice na promjenu u osteoblaste. Osteokonduktivni transplantati djeluju kao trodimenzionalna struktura na kojoj može izrasti novo tkivo. Sintetički koštani transplantat obično sadrži samo jedno ili dva od ovih svojstava.
Većina sintetskih koštanih transplantata koristi keramičke materijale, koji su porozni i pružaju strukturu za rast kosti. Keramika koja sadrži kalcij-fosfatne materijale, kao što su derivati hidroksiapatitnog spoja i trikalcij-fosfatnog kompozita, osteokonduktivna je, osteogena i ponekad može biti osteoinduktivna. Neki keramički materijali, poput biostakla, ne sadrže prirodne proteine rasta i obično su prožeti koštanom srži i drugim proteinima rasta kostiju kako bi potaknuli regeneraciju stanica. Ovi materijali služe kao skela za novo koštano tkivo i jednostavno se otapaju kada se nova struktura kosti postavi na svoje mjesto.
Demineralizirani koštani matriks (DBM) sadrži kolagen i materijale za rast koji su povučeni iz kostiju leševa. DBM sadrže prirodne osteoinduktivne proteine zvane koštani morfogenetski proteini (BMP), koji potiču stvaranje novog koštanog tkiva. DBM dolazi u obliku paste, gela, kita ili praha zbog opsežne obrade potrebne pri ekstrakciji njegovih komponenti. Drugi materijal se obično kombinira s DBM-om ako koštani transplantat treba strukturna svojstva.
Transplantati koraljne kosti nastaju od egzoskeleta morskih koralja. Sintetski koštani transplantat napravljen od koralja podsjeća na strukturu ljudskog koštanog tkiva, ali prirodno ne sadrži proteine rasta. Koralj je poželjniji za pacijente koji se podvrgavaju velikoj rekonstruktivnoj operaciji, jer se materijal može nabaviti u velikim količinama i pruža snažnu strukturu za ponovni rast kosti.
Kompozitni graftovi su mješavina keramike i DBM-a. Kombinacijom ta dva materijala, transplantat ima strukturu i proteine rasta potrebne za formiranje novog koštanog tkiva. Većina sintetičkih materijala osigurava samo snagu ili potrebne proteine, tako da kompozitni transplantati mogu biti učinkoviti u stvaranju nove kosti i u promicanju rasta novih stanica.