Kostno cepljenje uporablja naravne ali sintetične nadomestke za nadomestitev manjkajočih ali zlomljenih kosti, kar omogoča, da pacientovo lastno kostno tkivo ustvari novo tkivo, ki nadomesti sintetične materiale, uporabljene pri presaditvi. Sintetični kostni presadek uporablja komercialno proizvedene sestavine, ki so strukturno podobne in imajo podobne biomehanske lastnosti kot kostno tkivo. Sintetični kostni presadek je mogoče izdelati iz materialov, kot so keramika, demineralizirani kostni matriks, korale ali mešanica le-teh. Medtem ko se sintetični kostni presadki še vedno uporabljajo veliko manj pogosto kot presadki, ustvarjeni iz pacientove lastne kosti, odpravljajo tveganje okužbe in bolečine, povezane z nabiranjem, in se lahko uporabljajo v velikih količinah.
Material kostnega presadka ima tri glavne funkcije: osteogeno, osteoinduktivno in osteokonduktivno. Osteogen material pomaga tvoriti novo kostno tkivo in celice. Osteoinduktivni presadki spodbujajo celice, da se spremenijo v osteoblaste. Osteokonduktivni presadki delujejo kot tridimenzionalna struktura, na kateri lahko zraste novo tkivo. Sintetični kostni presadek običajno vsebuje le eno ali dve od teh lastnosti.
Večina sintetičnih kostnih presadkov uporablja keramične materiale, ki so porozni in zagotavljajo strukturo za rast kosti. Keramika, ki vsebuje materiale iz kalcijevega fosfata, kot sta pridobljena hidroksiapatitna spojina in kompozit trikalcijevega fosfata, je osteokonduktivna, osteogena in je včasih lahko osteoinduktivna. Nekateri keramični materiali, kot je biosteklo, ne vsebujejo naravnih rastnih beljakovin in so običajno prepojeni s kostnim mozgom in drugimi beljakovinami za rast kosti za spodbujanje regeneracije celic. Ti materiali služijo kot odri za novo kostno tkivo in se preprosto raztopijo, ko je nova kostna struktura na mestu.
Demineralizirani kostni matriks (DBM) vsebuje kolagen in rastne materiale, ki so bili odvzeti iz kosti trupel. DBM vsebujejo naravne osteoinduktivne beljakovine, imenovane kostni morfogenetski proteini (BMP), ki spodbujajo tvorbo novega kostnega tkiva. DBM je na voljo v obliki paste, gela, kita ali prahu zaradi obsežne obdelave, ki je potrebna pri ekstrakciji njegovih komponent. Drugi material se običajno kombinira z DBM, če kostni presadek potrebuje strukturne lastnosti.
Presadki koralnih kosti so ustvarjeni iz eksoskeleta morskih koral. Sintetični kostni presadek iz koral je podoben strukturi človeškega kostnega tkiva, vendar naravno ne vsebuje rastnih beljakovin. Korala je zaželena za bolnike, ki so podvrženi večji rekonstruktivni operaciji, ker je material mogoče pridobiti v velikih količinah in zagotavlja močno strukturo za ponovno rast kosti.
Kompozitni presadki so mešanica keramike in DBM. S kombinacijo obeh materialov ima presadek strukturo in rastne beljakovine, potrebne za tvorbo novega kostnega tkiva. Večina sintetičnih materialov zagotavlja le moč ali potrebne beljakovine, zato so kompozitni presadki lahko učinkoviti pri zagotavljanju odra za tvorbo nove kosti in pri spodbujanju rasti novih celic.