Chất nền xương bao gồm chủ yếu là collagen, có hình dạng các chuỗi với nhiều kích thước và kích thước khác nhau. Chất nền xương được tạo ra từ các collagens khác nhau, là loại protein dồi dào nhất trong cơ thể. Collagen dồi dào, mạnh mẽ và ổn định nên rất lý tưởng để tạo xương cũng như sụn, da, gân và các mô trên khắp cơ thể.
Xương phát triển đầy đủ chủ yếu bao gồm protein và khoáng chất, đồng thời khác nhau về kích thước, hình dạng và mật độ. Hầu hết xương bao gồm chủ yếu là các khoáng chất, chẳng hạn như canxi và phốt phát. Các phần còn lại của xương được tạo ra từ nước và collagens ma trận, hình thành trước khi các khoáng chất trong xương được lắng đọng. Các collagens bao gồm chất nền xương rất khác nhau, nhưng phải trải qua quá trình tổng hợp trước khi được thêm vào xương. Quá trình tổng hợp diễn ra trong nguyên bào xương, là những tế bào chịu trách nhiệm tạo ra sự phát triển xương mới. Collagens có thể tồn tại dưới dạng sợi dài, mảnh hoặc dưới dạng các phần tử cuộn chặt và nhỏ gọn. Sợi là chất tạo nền xương phổ biến nhất, nhưng các protein khác cũng tạo thành chất nền. Theo Trường Cao đẳng Kỹ thuật Augusta, chất nền xương chứa các thành phần vô cơ và hữu cơ, chẳng hạn như chất tạo xương và protein. Những protein này bao gồm fibronectin, osteonectin, osteocalcin, thrombospondin và matrix-gla-protein. Fibronection dồi dào và điều hòa sự biệt hóa của nguyên bào xương trong khi osteonectin điều hòa quá trình khoáng hóa. Thrombospondin ức chế tiền chất của tế bào xương trong khi osteocalcin liên kết với canxi. Cuối cùng, ma trận-gla-protein ngăn chặn quá trình khoáng hóa và gây ra vôi hóa các mạch máu.
