Hiện ảnh quang học ngày càng khẳng định vai trũ quan trọng và tiềm năng lớn trong việc chẩn đoỏn ung thư với độ nhạy cao, đặc biệt là trong giai đoạn đầu của sự phỏt triển ung thư (chẩn đoỏn ung thư sớm). Tuy nhiờn hỡnh ảnh tế bào ung thư với kỹ thuật quang học phụ thuộc rất lớn vào độ nhạy và bền của cỏc đầu dũ quang học. Cỏc đầu dũ sinh học thụng thường là chất màu hữu cơ, cỏc tế bào sinh học tự phỏt quang như một số protein và DNA. Cỏc đầu dũ cổ điển này tuy rất nhỏ về kớch thước nhưng khụng ổn định về mặt quang học (photo-instability), bao gồm cả hiện tượng nhấp nhỏy (do thăng giỏng cường độ huỳnh quang) và tẩy quang (photoobleaching) làm ảnh hưởng tới cỏc thớ nghiệm theo dừi đơn phõn tử và cỏc thớ nghiệm theo dừi phỏt quang trong thời gian dài. Khắc phục những nhược điểm này, cỏc hạt nano chứa cỏc tõm màu cú độ chúi cao, rất bền về mặt quang học và đặc biệt rất dễ hợp sinh là ứng cử viờn sỏng giỏ làm đầu dũ hiện ảnh ung thư. Đầu dũ loại này đó được chứng minh là cho tớn hiệu huỳnh quang lớn và cú tớnh đặc hiệu cao, vỡ vậy cú thể dựng trong chẩn đoỏn ung thư sớm với độ nhạy cao. Cỏc nghiờn cứu đó ứng dụng cỏc hạt nano silica chứa tõm màu trong đỏnh dấu tế bào bệnh bạch cầu, tế bào ung thư gan HepG, ung thư biểu mụ ở miệng người, tế bào ung thư biểu mụ ở phổi…
Weihong Tan và cỏc đồng nghiệp đó gắn khỏng khỏng thể CD10 lờn trờn bề mặt hạt nano silica chứa tõm màu Rubpy (kớch thước ∼ 60nm) để đỏnh dấu tế bào ung thư bệnh bạch cầu. Cỏc tế bào bệnh bạch cầu với huỳnh quang sỏng chúi cú thể được quan sỏt dễ dàng dưới kớnh hiển vi. Đỏnh dấu bằng đớch peptide (peptide- targeted) cũng là kỹ thuật hiệu quả trong hỡnh ảnh tế bào ung thư. Kỹ thuật này dựa trờn xu hướng của cỏc tế bào là nhận biết và tiếp nhận cỏc hạt nano được đỏnh dấu bằng cỏc peptide đặc hiệu (như HIV được tỡm thấy bằng peptide TAT) và nhận biết chỳng bằng cỏc thành phần tế bào đặc hiệu, như nhõn. Tế bào ung thư phổi ở người (A549) (in vitro) đó được đỏnh dấu thành cụng khi sử dụng peptide TAT đó được kết hợp với hạt nano silica kớch thước 70nm.
Bờn cạnh cỏc phương phỏp đỏnh dấu khỏng nguyờn khỏng thể và gắn kết DNA, cỏc hạt nano silica cũn được dựng để phỏt hiện cỏc tế bào ung thư bằng gắn kết tĩnh điện. Bề mặt của cỏc hạt nano silica được biến đổi với cỏc nhúm chức cú thể bỏm vào thành tế bào bằng lực hỳt tĩnh điện. Bằng cỏch này người ta đó phỏt hiện được cỏc tế bào ung thư bạch cầu, phổi, nóo và da. Xu hướng dựng hạt nano silica như một chất đỏnh dấu đầu dũ kiểu hỳt tĩnh điện đang được phỏt triển mạnh so với cỏch liờn kết khỏng thể.