Persodinant kaulą naudojami natūralūs arba sintetiniai pakaitalai, skirti pakeisti trūkstamus arba lūžusius kaulus, todėl paciento kaulinis audinys gali generuoti naują audinį, kuris pakeistų persodinant naudojamas sintetines medžiagas. Sintetinis kaulo transplantatas naudoja komerciškai pagamintus ingredientus, kurie yra struktūriškai panašūs ir turi panašias biomechanines savybes kaip kaulinio audinio. Sintetinis kaulo transplantatas gali būti sukurtas iš tokių medžiagų kaip keramika, demineralizuota kaulo matrica, koralai arba jų mišinys. Nors sintetiniai kaulo transplantatai vis dar naudojami daug rečiau nei transplantatai, sukurti iš paties paciento kaulo, jie pašalina infekcijos ir skausmo riziką, susijusią su derliaus nuėmimu, ir gali būti naudojami dideliais kiekiais.
Kaulo transplantato medžiaga atlieka tris pagrindines funkcijas: osteogeninę, osteoindukcinę ir osteolaidžią. Osteogeninė medžiaga padeda formuotis naujam kauliniam audiniui ir ląstelėms. Osteoindukciniai transplantatai skatina ląsteles virsti osteoblastais. Osteokondukciniai transplantatai veikia kaip trimatė struktūra, ant kurios gali augti nauji audiniai. Sintetinis kaulo transplantatas paprastai turi tik vieną ar dvi iš šių savybių.
Daugumoje sintetinių kaulo transplantatų naudojamos keraminės medžiagos, kurios yra porėtos ir suteikia kaulų augimo struktūrą. Keramika, kurioje yra kalcio fosfato medžiagų, pvz., gauto hidroksiapatito junginio ir trikalcio fosfato kompozito, yra osteokondukcija, osteogeninė ir kartais gali būti osteoindukcinė. Kai kuriose keraminėse medžiagose, tokiose kaip biostiklas, nėra natūralių augimo baltymų ir paprastai į juos įpilama kaulų čiulpų ir kitų kaulų augimo baltymų, skatinančių ląstelių regeneraciją. Šios medžiagos tarnauja kaip pastoliai naujam kauliniam audiniui ir tiesiog ištirpsta, kai atsiranda nauja kaulo struktūra.
Demineralizuotoje kaulų matricoje (DBM) yra kolageno ir augimo medžiagų, kurios buvo pašalintos iš lavonų kaulų. DBM yra natūralių osteoindukcinių baltymų, vadinamų kaulų morfogenetiniais baltymais (BMP), kurie skatina naujo kaulinio audinio susidarymą. DBM yra pastos, gelio, glaisto arba miltelių pavidalo, nes išgaunant jo komponentus reikia daug apdoroti. Kita medžiaga paprastai derinama su DBM, jei kaulo transplantatui reikia struktūrinių savybių.
Koralų kaulų transplantatai yra sukurti iš jūrinių koralų egzoskeleto. Sintetinis kaulo transplantatas, pagamintas iš koralų, primena žmogaus kaulinio audinio struktūrą, tačiau jame natūraliai nėra augimo baltymų. Koralas yra tinkamesnis pacientams, kuriems atliekamos didelės rekonstrukcinės operacijos, nes medžiagos gali būti gaunamos dideliais kiekiais ir suteikia tvirtą struktūrą kaulams ataugti.
Sudėtiniai skiepai yra keramikos ir PSM mišinys. Sujungus šias dvi medžiagas, transplantatas turi struktūrą ir augimo baltymus, reikalingus naujam kauliniam audiniui formuoti. Dauguma sintetinių medžiagų suteikia tik reikalingo stiprumo arba baltymų, todėl sudėtiniai skiepai gali būti veiksmingi, kad būtų pagrindas naujam kauliniam formavimuisi ir skatinamas naujų ląstelių augimas.