Nanotehnoloģiju izmantošana medicīnā ir plaukstoša joma. Daži jaunās zinātnes sasniegumi jau tiek izmantoti, un daudzi citi tiek izstrādāti un testēti. Viens no pašreizējiem lietojumiem ir nanotehnoloģiju zāļu piegāde. Vienkārši sakot, nanotehnoloģiju zāļu piegāde ietver nanodaļiņu, mikroskopisku cilvēka radītu savienojumu izmantošanu, lai piegādātu zāles, gaismu, siltumu vai citus apstrādi noteiktā ķermeņa orgānā vai audos. Tiek uzskatīts, ka medikamentu piegāde tikai konkrētām šūnām vai audiem, kam tie ir nepieciešami, piemēram, audzējam, ir efektīvāka, kā arī drošāka nekā tradicionālās ārstēšanas metodes.
Nanotehnoloģiju zāļu piegāde vēža apkarošanai ir viena no galvenajām ārstēšanas metodēm, ko pētījuši pētnieki, un nanotehnoloģiju testēšana, kas īpaši vērsta uz audzēja šūnām, jau ir sākusies. Nanodaļiņas ir veidotas tā, lai tās piesaistītu tikai slimajām šūnām, nevis citiem pacienta ķermeņa audiem. Izmantojot vecākas zāļu piegādes tehnoloģijas, vēža ārstēšanai izmantotā ķīmijterapija var kaitēt veseliem audiem vai nespēj sasniegt mērķa vēža šūnas.
Pētnieki arī pēta veidus, kā izmantot nanotehnoloģiju, lai pacienti varētu saņemt zāļu devu iekšķīgi, nevis injekciju veidā. Atkal tiek izmantotas nanodaļiņas, lai zāles nogādātu tur, kur tās ir vajadzīgas. Šajā gadījumā svarīgs nanotehnoloģiju zāļu piegādes aspekts ir tas, ka tas palīdz medikamentiem iziet cauri pacienta kuņģim, nesadaloties. Kad zāles nonāk pacienta zarnās, tās var nonākt asinsritē.
Protams, nanomedicīna netiek pētīta tikai zāļu piegādei. Zinātnieki un medicīnas pētnieki arī apsver veidus, kā izmantot nanotehnoloģiju kā zāles vai terapiju. Piemēram, ārsti ir izveidojuši nanodaļiņas, ko sauc par buckyballs, kas ir paredzētas, lai palīdzētu alerģijas slimniekam reakcijas vidū. Tiek pārbaudītas arī nanošķiedras, kas ir mikroskopiski pavedieni, kurus varētu izmantot pacienta bojāto skrimšļu atjaunošanai.
Divi citi iespējamie nanomedicīnas lietojumi ietver diagnostisko attēlveidošanu un baktēriju iznīcināšanu. Dažas nanodaļiņas jau ir pierādījušas, ka spēj iznīcināt staph infekcijas un citus mikrobus. Kas attiecas uz attēlveidošanu, dažas nanodaļiņas varētu palīdzēt ārstiem atklāt audzējus, kurus ir grūti noteikt, vai palīdzēt laboratorijas darbiniekiem atklāt slimības rādītājus asins vai audu paraugā.