Ứng dụng chủ yếu của nuôi cấy tủy xương trong công nghệ vật liệu là tạo ra các mô xương nhân tạo, nhằm giải quyết những bệnh gây ra do xâm nhiễm, mất đi nguồn tế bào máu hay một căn bệnh thường xảy ra ở người già, đó là bệnh loãng xương. Trong nghiên cứu, người ta đã sử dụng các tế bào trung mô của tủy xương, dựa vào sự lan tỏa của các tế bào này trong môi trường nuôi cấy hai chiều để thu nhận một lượng lớn tế bào và từ đó đưa lên vật liệu được tạo thành bằng các sợi poly (L-lactic-co-glycolic acid) (PLLGA) và bổ sung các tác nhân tạo xương. Ở đây, việc tối ưu hóa các điều kiện nuôi cấy tế bào xương là yếu tố tiên quyết cho sự thành công. Sau đó, giải quyết các vấn đề như mật độ tế bào tốt nhất để cố định, ảnh hưởng của
môi trường tại thời điểm cố định tế bào, ảnh hưởng của các tác nhân mô tạo xương, những hạn chế của vật liệu khuôn ngoại bào khi nuôi cấy tế bào với các tác nhân trên. Bất chấp những vấn đề phức tạp trên, các nhà khoa học đang từng ngày nỗ lực nghiên cứu, tạo ra các mô tương tự mô xương nhằm mục đích chữa bệnh.
Một dự án khác sử dụng các tế bào tủy xương chuột nhằm mục đích thiết kế những mảnh ghép xương, từ đó giảm nhu cầu sử dụng mảnh ghép tự thân và mảnh ghép đồng loại. Yêu cầu quan trọng là tìm kiếm một giàn giáo sinh học thích hợp cho tế bào bám dính và tăng sinh. Nghiên cứu này sử dụng lỗ collagen để tạo ra mảnh ghép thay thế xương. Collagen có sự cứng chắc và cấu trúc ổn định cho một số lượng lớn các mô trong cơ thể như da, mạch máu, gân, sụn và xương. Như thế, đây là vật liệu lý tưởng để nghiên cứu tế bào tạo xương. Sau khi thiết kế giàn giáo, người ta khảo sát sự bám dính, tăng sinh, sự tạo khuôn ngoại bào và sự khoáng hóa trên giàn giáo của các tế bào tủy xương chuột.