Поступление наночастиц в организм человека возможно ингаляционным, пероральным, перкутанным и парентеральным путями. Контакт человека с наноматериалами может происходить на этапе разработки, производства, использования и переработки. В связи с этим, большое внимание уделяется рассмотрению вопросов безопасности наноматериалов и нанотехнологии в медицине и биологии. Отрасль исследований, связанных с изучением безопасности наноматериалов, получила название нанотоксикологии.

Нанотехнологии используются не только для диагностики инфекционных заболеваний, но и для уничтожения патогенных микроорганизмов и их элиминации из организма человека. Определенные составы нанопорошков обладают выраженными противомикробными свойствами. Хорошо изучены антибактериальные свойства наночастиц серебра. В настоящее время активно исследуются возможности применения нанотехнологии для создания новых противовирусных препаратов.

В последние годы появились новые методы регенерации костной ткани, основанные на применении наноматериалов. Подобные костные матрицы, содержащие коллаген и гиалуроновую кислоту, уже прошли клинические испытания на пациентах с дефектами костей. Нанотехнологии, как и клеточная терапия, рассматриваются как перспективные способы регенерации хряща. Наноматериалы находят применение и в качестве покрытия конструкций для металлоостеосинтеза.

Поскольку наноструктуры с диагностическими и терапевтическими функциями могут быть сравнительно просто доставлены в просвет дыхательных путей, наномедицинские технологии оказались применимы к целому ряду заболеваний легких, а именно: обструктивным заболеваниям легких, генетическим нарушениям в дыхательной системе, инфекционным заболеваниям и опухолям.

Применение нанороботов, мониторирующих уровень глюкозы в крови, позволит повысить степень информированность пациентов о заболевании и обеспечить более четкий контроль гликемии. Наличие циркулирующих в крови нанороботов может дать возможность одновременного анализа уровня гликемии в сосудах различных органов.

Наномедицинские подходы все более интенсивно внедряются в конкретные медицинские специальности, обеспечивая решение проблем лечения сердечно-сосудистых, эндокринных, онкологических заболеваний, а также заболеваний нервной, пищеварительной, дыхательной систем и опорно-двигательного аппарата.

В настоящее время предпринимаются попытки разработки бимодальных агентов для магнитно-резонансной томографии и оптической визуализации. Для доставки иРНК в опухолевые клетки и визуализации ее внутриклеточного накопления была разработана методика, включающая одновременное получение МРТ- и флуоресцентного сигналов.

Наночастицы оксида железа в качестве альтернативы традиционным контрастным агентам для магнитно-резонансной томографии применялись для визуализации печени, селезенки и лимфоузлов. Имеются данные о визуализации отдельных клеток, содержащих эти наночастицы, и даже индивидуальных наночастиц. Парамагнитные наночастицы могут также выполнять роль бионаномашин, сочетая в себе функциональные элементы, обеспечивающие направленную доставку, визуализацию и терапевтический эффект.

Для оптической молекулярной визуализации чаще всего используются квантовые точки. Они представляют собой неорганические флуоресцентные наночастицы, имеющие целый ряд преимуществ по сравнению с органическими флуоресцентными метками. Kвантовые точки могут быть идеальным инструментом для молекулярной визуализации у животных in vivo.