一是作为显影剂用于体内成像。很多人都知道增强CT或者核磁共振（MRI）吧，医生给病人体内注射一针造影剂，在拍CT或者MRI时，就能比较清楚的看出健康和病变组织的区别来。一些纳米造影剂可以借助其荧光、放射性、顺磁等特点，大幅提高CT、MRI的成像分辨率。甚至利用纳米颗粒“亲近”肿瘤细胞的特点，直接 “指”出肿瘤所在，早期发现肿瘤。例如有一种5~10nm的四氧化三铁纳米颗粒，给它表面包裹上一层亲水材料，注射到体内后它可以在肝脏肿瘤中积聚，改变水质子的自旋从而达到增强造影的效果，帮助MRI早期诊断肝脏肿瘤。
二是用于体外诊断。纳米材料用于体外诊断相对比较成熟，例如可以将纳米颗粒接上抗体，抗体再捕获目标分子如癌细胞、病变标志物等，再通过特殊的设备读取纳米颗粒的信号。已经有许多类似的产品上市了，比如胶体金的试纸条，磁珠试剂盒等。纳米技术还可以用于诊断胎儿是否有遗传缺陷，怀孕8周时母亲血液中开始出现少量胎儿细胞，利用具有纳米级大小孔洞的半透膜或者纳米管，可把胎儿细胞分离出来进行诊断，避免了进行羊水穿刺，这项技术也已经用于临床诊断中。
纳米技术对医学、生物工程和药学的渗透与影响是显而易见的。在美国已经有了治疗白血病、黑色素瘤的药物，通过这种技术可以让患者生存期达到5年。
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