Ortopedski implantati su umjetni uređaji ugrađeni u kosti i zglobove za vraćanje normalne funkcije. Često ortopedski implantati djeluju kao nadomjesci zglobova u slučajevima kada su kuk, koljeno, rame ili lakat oštećeni ozljedom ili bolestima kao što je osteoartritis, gdje trošenje zglobova dovodi do boli i ukočenosti. Ortopedski implantati se obično koriste samo kada nekirurške metode liječenja nisu uspjele. Imaju tendenciju da se istroše nakon niza godina i, iz tog razloga, implantati koji se daju mlađim osobama možda će trebati zamijeniti u nekom trenutku.
Za izradu ortopedskih implantata koristi se niz različitih materijala, uključujući plastiku, keramiku i metale kao što su nehrđajući čelik i titan. Implantati se mogu učvrstiti na različite načine. Za njihovo sidrenje mogu se koristiti cement ili vijci, ili se mogu držati u položaju pritiskom okoline. Često izrastanje kosti oko ortopedskog implantata može pomoći u njegovom osiguranju. Ponekad je jedan dio implantata cementiran, dok drugi dio nije, kao što je slučaj kod vrste zamjene kuka, koja se naziva hibridna, pri čemu se stabljika koja nosi kuglični dio zgloba može fiksirati cementom dok je prihvatna čašica ne.
Ortopedski implantati od titana imaju prednosti što su jaki, ali lagani, a tijelo obično ne reagira na njih. Nedostatak je što se koštanim stanicama teško zalijepiti za sjajnu površinu metala, što otežava spajanje s kosti kao dio procesa zacjeljivanja. Napredak u istraživanju pronalazi nove načine za urezivanje mikroskopskih cijevi zvanih nanocijevi u površinu titana, proces koji je prije bio preskup da bi bio praktičan. Struktura ovih nanocijevi čini ih privlačnima za vodu i pruža pogodno okruženje za rast stanica.
Iako ortopedski implantati imaju prednosti, kao što su povećanje pokretljivosti i smanjenje boli povezane s ozljedom ili degenerativnom bolešću zglobova, postoje neki nedostaci koji se povremeno javljaju. Implantati se mogu olabaviti ili slomiti, a rijetko tijelo može reagirati na njih. Ponekad se može pojaviti infekcija, zbog čega je potrebno zamijeniti implantat. Bakterije mogu rasti na površini ortopedskog implantata, tvoreći ono što se naziva biofilm, a kako bi se to riješilo implantat se mora ukloniti i infekcija liječiti prije nego što se može ugraditi zamjenski implantat. Istraživanje onoga što je poznato kao hidrogelovi može ponuditi nadu za budućnost, budući da su te tvari koje upijaju vodu nepogodne za bakterije, dok još uvijek dopuštaju rast koštanih stanica, a mogu se dodati na površinu implantata kako bi se smanjile šanse za infekcija uzima maha.