Pengaturan atom di permukaan logam berbeda dari pengaturan atom secara massal. Pengaturan atom di permukaan logam membuat implan lebih mudah menerima adsorpsi atom dan molekul dari lingkungan. Reaksi antara lingkungan dan permukaan biomaterial meningkat ketika energi per satuan luas permukaan logam meningkat.

Titanium punya energi permukaan yang tinggi dan dengan mudah mengadsorpsi molekul-molekul O₂. Molekul-molekul tersebut pecah dan membentuk titanium dioksida (TiO₂) (disebut titanium oksida saja dalam jagat kedokteran implan). Proses tersebut terjadi hanya dalam beberapa milidetik apabila mekanisme ini lancar tanpa gangguan. Oleh karena itu, tanpa perlakuan permukaan pun titanium murni tidak  kontak langsung dengan jaringan tubuh. Tubuh hanya kontak lapisan titanium oksida. Oleh karena itu, untuk biokompatibilitas implant titanium murni komersial, properti lapisan titanium oksida lebih penting daripada properti titanium murni. 

Ketebalan lapisan protein pada permukaan implan bergantung pada energi permukaan materi. Observasi histologis dilakukan pada implant dengan energi permukaan yang tinggi. Observasi itu menunjukkan bahwa implant punya lapisan protein dengan ketebalan yang lebih besar dibandingkan dengan implan yang energi permukaannya rendah. Ini mengungkapkan bahwa aktivitas selular berbeda-beda bergantung pada energi permukaannya.

Ketika implant dengan energi permukaan rendah dipisahkan secara mekanis dari jaringan kapsul dan diamati di bawah mikroskop, ternyata sebagian besar permukaan implant tidak punya jaringan itu. Pada implant dengan energi permukaan rendah, sel-sel tetap berbentuk nyaris bulat, kehilangan perlekatannya, dan dengan mudah saling terpisah satu sama lain.

Tampilan sel-sel globular diperbolehkan mengidentifikasinya histologis sebagai fibroblas. Tampilan sel globular berkaitan dengan pertumbuhan sel yang buruk, tetapi tidak berkaitan dengan aktivitas normal fibroblas dalam proses penyembuhan.

Untuk meneliti biokompatibilitas materi dan sejauh mana osteointegrasi terjadi, kita perlu informasi kuantitatif dan kualitatif tentang energi permukaan implan, karena hal itu memengaruhi interaksi antara permukaan biomateri dengan protein, sel-sel, dan bakteri. Berbagai macem sel menggunakan mekanisme yang berbeda ketika melekat pada permukaan yang berbeda. Aturannya, sel tidak berinteraksi dengan permukaan secara langsung, tetapi melalui protein yang disekresikan oleh sel-sel dan diadsorpsi oleh permukaan sehingga menghasilkan lapisan yang khas.

Senyawa adhesif seperti fibronektin dan vitronektin ada dalam serum yang diadsorpsi pada substrat. Faktanya, adhesi adalah interaksi dengan senyawa-senyawa ini. Interaksi ini adalah interaksi tipe reseptor-ligan karena sel-sel punya reseptor khusus (integrins) yang melaluinya mereka mengidentifikasi protein -ligan adhesif yang diadsorpsi.

Dengan dipandu oleh properti permukaan substrat, perubahan konformasi protein yang diadsorbsi punya kemungkinan untuk mengubah perilaku biologisnya. Dalam konteks ini, interaksi selular permulaan bergantung pada properti permukaan fisikokimia seperti keterbasahan, biaya, heterogenitas, topografi, kekasaran, dan adanya kelompok-kelompok fungsional.