Obszar badawczy TERAPIA I DIAGNOSTYKA zajmuje się wykorzystywaniem nanomateriałów do projektowania złożonych, wielofunkcyjnych platform, umożliwiających dostarczanie związków terapeutycznych (leków, kwasów nukleinowych) oraz do tworzenia terapii łączonych i obrazowania multimodalnego. W tym celu wykorzystuje się takie nanomateriały jak: nanocząstki magnetyczne, metaliczne (złoto, srebro), polimerowe, liposomy czy kropki kwantowe.

Ze względu na bardzo małe wymiary i duży stosunek powierzchni do objętości, struktury te charakteryzują się specyficznymi właściwościami fizykochemicznymi oraz są zdolne do pokonywania barier biologicznych. Substancja terapeutyczna może być koniugowana z powierzchnią nanocząstki lub zaabsorbowana w jej macierzy. Modyfikacja powierzchni nanocząstek makromolekułami (PEG, kwas poliakrylowy, alkohol poliwinylowy, dekstran, chitozan) pozwala na wydłużenie cyrkulacji w krwioobiegu i uniknięcie wychwytu przez układ fagocytarny leku połączonego z nanonośnikiem. Dodatkowo opłaszczanie nanocząstek specyficznymi ligandami (przeciwciała, aptamery, peptydy) umożliwia terapię celowaną.

Alternatywną metodą sterowania transportem nanonośników jest naprowadzanie magnetyczne. Uwalnianie ładunku również należy do etapów, które poddają się kontroli i może następować pod wpływem zmiany pH, temperatury lub środowiska enzymatycznego.

Wielofunkcyjność nanocząstek przejawia się także w opracowywaniu nowych metod leczenia, takich jak hipertermia, terapia fototermiczna czy fotodynamiczna. Nanocząstki magnetyczne znajdują zastosowanie jako źródło energii cieplnej w termoterapii przeciwnowotworowej. Nanocząstki mogą być także wykorzystywane do wykrywania i diagnozowania wczesnego stadium choroby nowotworowej, oraz do monitorowania skuteczności jej leczenia.

Hybrydowe nanocząstki ZnO@Gd₂O₃ zostały wykorzystane jako nośniki leku oraz środki kontrastujące w obrazowaniu z wykorzystaniem magnetycznego rezonansu jądrowego (MRI). Powierzchnia tych nanocząstek sfunkcjonalizowano za pomocą kwasu foliowego oraz leku przeciwnowotworowego (doxorubicyna). Nanocząstki te charakteryzowały się dobrymi właściwościami kontrastującymi, co wskazuje na ich potencjalne zastosowanie w obrazowaniu MRI.

Kropki kwantowe ZCIS@PMO-PEG-peptide QD zostały wykorzystane jako znaczniki fluorescencyjne do obrazowania komórek nowotworowych z ekspresją receptora HER-2. Powierzchnia tych nanocząstek została zmodyfikowana za pomocą glikolu polietylenowego (PEG), a następnie przyłączono do nich peptyd o sekwencji LTVSPWY specyficzny dla receptora HER-2. Zdjęcia z mikroskopii konfokalnej potwierdziły, że badane kropki kwantowe skutecznie rozpoznają komórki raka piersi z ekspresją receptora HER-2. Ze względu na swoją biokompatybilność i właściwości optyczne nanocząstki te mogą znaleźć potencjalne zastosowanie w obrazowaniu komórek nowotworowych z ekspresją receptora HER-2. 

Nanocząstki magnetyczne pokryte polidopaminą wykorzystano jako skuteczny nośnik leku przeciwnowotworowego (doxorubicyna). Nanocząstki te charakteryzowały się wysokim załadunkiem leku. Aktywność przeciwnowotworowa została potwierdzona za pomocą testów cytotoksyczności przeprowadzonych na linii komórkowej raka szyjki macicy.

Nanopręty β-NaGdF₄:Yb³⁺Er³⁺@PEG-Mo ze względu na swoje unikalne właściwości magnetyczne i luminescencyjne zostały wykorzystane jako znaczniki do obrazowania komórek. Nanocząstki te charakteryzował się wysoką biokompatybilnością i były pobierane przez komórki z wysoką wydajnością.