Xương con người là một phần cơ thể, và xương được tạo thành từ mô xương; các tế bào xương sống chính là một phần của mô xương đó.

Dù các bác sĩ chuyên khoa cơ xương thường sử dụng những công cụ nặng nề trong công việc của mình, nhưng giống như các bác sĩ phẫu thuật khác, những gì họ làm để điều trị bệnh nhân đều nhằm mục đích sử dụng chính các tế bào tự nhiên của cơ thể để sửa chữa những phần bị tổn thương. Chỉ có cách này mới mang lại hiệu quả tự nhiên nhất, lâu dài nhất và ít tác dụng phụ nhất.

Theo quan điểm này, loại vật liệu dùng để lấp đầy những khoảng trống trong xương thì tốt nhất chính là xương tự thân của bệnh nhân. Xương tự thân có thể được lấy từ những phần xương khỏe mạnh khác trên cơ thể bệnh nhân, hoặc được lấy ra từ một khối xương lớn – thông thường là xương xốp.

Chỉ khi nghĩ đến các bước thực hiện ca phẫu thuật lấy xương này, bệnh nhân và gia đình họ mới có thể hình dung được mức độ đau đớn lớn mà họ phải chịu đựng. Trước đây, do khoa học vật liệu chưa đạt được những tiến bộ đáng kể, các bác sĩ và bệnh nhân không còn lựa chọn nào khác ngoài việc phải trải qua những ca phẫu thuật này. Vì vậy, việc sử dụng xương tự thân không hẳn luôn là giải pháp tốt nhất.

Mặc dù việc sử dụng chính các tế bào của cơ thể bệnh nhân là phương pháp tốt nhất, nhưng điều này không có nghĩa là chúng ta không thể sử dụng xương tự thân. Các bác sĩ muốn tận dụng khả năng tự phục hồi của chính các tế bào con người, và việc sử dụng xương tự thân hay không thực sự không thể được coi là tương đương hoàn toàn với việc sử dụng các tế bào đó.

Nhờ vào những nghiên cứu và tiến bộ liên tục trong lĩnh vực khoa học vật liệu, các nhà khoa học và y học đã phát hiện ra rằng chỉ cần tìm được loại vật liệu có thể hòa nhập với các tế bào con người để thực hiện việc ghép nối, giống như muối và nước hòa quyện vào nhau một cách tự nhiên, thì không cần thiết phải lấy các mô khác trên cơ thể bệnh nhân để lấp đầy những khoảng trống. Đây chính là lĩnh vực nghiên cứu tiên tiến nhất trong y học hiện đại. Khi chúng ta đến các phòng khám để điều trị bệnh, chúng ta thường nghe các bác sĩ nhắc đến thuật ngữ “tính tương thích sinh học của vật liệu”.

Ngoài tính tương thích sinh học, xương cũng cần phải có những đặc tính riêng biệt. Các bác sĩ chuyên khoa cơ xương khi lựa chọn vật liệu phù hợp cũng cần xem xét đến nhiều yếu tố khác nữa. Ví dụ, vật liệu đó cần phải có khả năng hoạt động tương tự như xương con người, phải phù hợp với cơ chế truyền đạt lực học của cơ thể và phải có những đặc tính vật lý nhất định. Vật liệu đó cần phải có cấu trúc