تعد التطبيقات الطبية لتقنية المواد المتناهية في الصغر (النانو) من أهم التطبيقات الواعدة على الإطلاق، فمن المحتمل الحصول على مركبات نانوية تدخل إلى جسم الإنسان، وترصد مواقع الأمراض، وتحقن الأدوية، وتأمر الخلايا بإفراز الهرمونات المناسبة، وترمم الأنسجة. كما يمكن لهذه المركبات الذكية أن تحقن الأنسولين داخل الخلايا بالجرعات المناسبة. أما أجهزة الاستشعار النانوية فيمكن زرعها في الدماغ؛ لتمكن المصاب بالشلل الرباعي من السير.

ولقد حصل على طاقم أسنان سليكوني لا يزيد حجمه عن حجم الخلية، ويستطيع ابتلاع الكريات الحمراء، وقضمها ثم إطلاقها مجدداً إلى الدم بمعدل عشر خلايا في الثانية، ويمكن لطاقم الأسنان هذا أن يساعد على إدخال الأدوية أو الجينات إلى داخل الخلايا، ومن ثم يعزز العلاج الخلوي المركز لكثير من الأمراض.