Một trong những đặc điểm của hệ thống xương là khả năng tự tái tạo. Quá trình sửa chữa xương liên quan đến nhiều hiện tượng song song với sự
phát triển phôi. Do mô xương có nguồn gốc từ trung mô nên các tế bào trung mô chưa biệt hoá có gen gần với dòng tế bào chuyên biệt ở giai đoạn sửa chữa hoặc phát triển. Trong quá trình sửa chữa, một số kích thích sẽ phát tín hiệu để các tế bào trung mô chưa biệt hoá sẽ biệt hoá theo con đường tạo xương- sụn đó là hiện tượng cảm ứng. Thuật ngữ cảm ứng xương được Marshall Urist đề cập lần đầu tiên từ những năm 1960, theo Urist [127], hiện tượng cảm ứng xương (osteoinduction) được định nghĩa là "quá trình hỗ trợ các tế bào trung mô chưa biệt hoá phân bào để tạo ra các tế bào tiền thân có khả năng tạo xương mới". Vì vậy, bất cứ vật liệu nào cảm ứng quá trình này đều có thể xem là chất cảm ứng xương.
Một vật liệu cảm ứng xương thường dùng trong lâm sàng là chất đệm xương khử khoáng (Demineralised Bone Matrix- DBM), được tạo ra khi chiết rút acid khỏi xương đồng loại. Theo Wolfe M.W [136] chất đệm xương khử khoáng có chứa collagen týp I, các protein không collagen và các yếu tố phát triển cảm ứng xương. Các yếu tố có tính cảm ứng xương trong chấn đệm xương khử khoáng được biết đến là BMP, GDF (yếu tố biệt hoá phát triển: growth differentiation factor), TGF- β 1, 2, 3 (yếu tố phát triển chuyển đổi β – Transforming Growth Factor), IGF-1, IGF-2 (yếu tố phát triển giống Insulin- Insulin like growth factors 1,2), IGF- I, II (yếu tố phát triển nguyên bào sợi) [41], [65], [118]. Có nhiều nghiên cứu hiệu quả cảm ứng xương của chất đệm xương khử khoáng trên thực nghiệm. Ứng dụng trên lâm sàng đầu tiên năm 1961 bởi Sharrard và Collins [113] thành công khi ghép xương khử khoáng vào cột sống cho trẻ em. Năm 1968, Urist ghép DBM để đóng cứng khớp đốt sống hoặc điều trị khớp giả cho 26 bệnh nhân, kết quả 75% có sự liền xương [ trích từ 137]. Mulliken và cộng sự báo cáo một số trường hợp điều trị nang xương và biến dạng hàm mặt. Tiedeman và cộng sự [122] điều trị 48 bệnh nhân khuyết xương bằng chất đệm xương khử khoáng và tuỷ xương, trong 39 trường hợp theo dõi được có 30 bệnh nhân liền xương, tác giả kết luận rằng
hỗn hợp xương khử khoáng và tủy xương tự thân cho kết quả liền xương tương tự ghép xương chậu tự thân khi điều trị khớp giả hay các khuyết hổng xương. Tuy nhiên vì không có nhóm chứng nên vai trò của chất đệm xương khử khoáng trong quá trình liền xương chưa được hiểu rõ. Chất đệm xương khử khoáng được tinh chế dưới dạng bột đông khô, dạng hạt, gel, bột mát tít hoặc các mảnh. Chúng có thể được sản xuất phối hợp với các vật liệu khác như xương đồng loại và hạt calcium sulfate [78]. Wilkins (2003) [134] ghép tuỷ xương tự thân và xương khử khoáng để điều trị 66 ca khớp giả thân xương dài, tỷ lệ liền xương 88%.
Tác động tương hỗ của các yếu tố cảm ứng xương hoá sinh hay yếu tố phát triển rất phức tạp và chưa được tìm hiểu hết nên ứng dụng chủ yếu ở trên thực nghiệm. Lynch và cộng sự thấy IGF-I và PDGF có hoạt động tương hỗ để cải thiện quá trình liền xương, sử dụng tại chỗ chỉ một trong hai yếu tố này không có hiệu quả nhưng nếu sử dụng đồng thời thì cải thiện đáng kể chiều dày và độ khoáng hoá can.
BMP được ứng dụng trên lâm sàng lần đầu tiên tại khoa chấn thương, đại học California, trong đó Urist chiết xuất protein và được Johnson cùng cộng sự điều trị khớp giả xương đùi. Hiện nay, hai BMP được sử dụng trên lâm sàng là rhBMP-2 và rhBMP-7 (còn gọi là protein tạo xương-1: OP-1, osteogenic protein-1) [trích theo 9].
Friedlaender và cộng sự [55] đánh giá hiệu quả OP-1 (3,5 mg rhBMP- 7 trong collagen týp I nguồn gốc xương bò) so với ghép xương tự thân khi điều trị 124 trường hợp khớp giả xương chày (122 bệnh nhân). Tất cả bệnh nhân được đóng đinh nội tuỷ có doa, sau đó chọn ngẫu nhiên để ghép xương tự thân hoặc OP-1 tại ổ gãy. Sau phẫu thuật 9 tháng, 81% trong 63 bệnh nhân dùng OP-1 và 85% trong 61 bệnh nhân ghép xương tự thân liền xương trên lâm sàng, tương ứng trên X quang là 75% và 84%. Tác giả thấy hiệu quả của hai phương pháp là như nhau và OP-1 là một lựa chọn an toàn và hiệu quả khi
điều trị khớp giả xương chày. Tuy nhiên, một hạn chế của nghiên cứu này là không kiểm soát được hiệu quả liền xương do doa ống tuỷ.
Govender và cộng sự thấy BMP có hiệu quả sớm đối với những trường hợp gãy xương chày có nguy cơ khớp giả cao. 450 bệnh nhân gãy hở xương chày được đóng đinh nội tuỷ có chốt phối hợp với rhBMP-2 (0,75 mg/kg hoặc 1,5 mg/kg trong miếng collagen tự tiêu) hoặc đóng đinh nội tuỷ có chốt đơn thuần (nhóm chứng). Sau 12 tháng, nhóm được điều trị bằng rhBMP liều cao (1,5 mg/kg) có tỷ lệ liền xương cao hơn, nguy cơ ph¶i can thiÖp lÇn 2 gi¶m 44%, tû lÖ nhiÔm trïng, g·y dông cô thÊp h¬n vµ vÕt th¬ng liÒn nhanh h¬n so víi nhãm chøng. KÕt qu¶ nµy cho thÊy BMP thóc ®Èy qu¸ tr×nh liÒn x¬ng nhanh h¬n. Tina DiMarcantonio (2005) [45] điều trị cho 39 khớp giả chia làm 2 nhóm: Ghép xương xốp tự thân và ghép RhBMP-7, kết quả liền xương ở hai nhóm không có sự khác biệt. Cũng tác giả này (2006) có bài tổng kết và khẳng định hiệu quả điều trị khớp giả của BMP-2 và BMP-7, tác giả cho rằng việc hiểu biết ít về BMP làm cho các phẫu thuật viên Chấn thương Chỉnh hình vẫn xem xương xốp tự thân như một tiêu chuẩn vàng.
Tại Việt Nam, Phạm Đăng Ninh [11] điều trị cho 15 bệnh nhân khớp giả thân xương dài và khuyết hổng xương bằng ghép xương nhân tạo, cho kết quả liền xương 15/15.