Một ứng dụng của các NT là như thiết bị tách pha nano để loại bỏ các phân tử đặc hiệu khỏi dung dịch. Ví dụ, có thể sử dụng NT có mặt ngoài ưa nước và mặt trong ưa béo (lipophilic) để tách các hóa chất ưa béo và thuốc khỏi dung dịch lỏng [158]. Các NT silica cũng có thể được sử dụng như các thiết bị phản ứng sinh học. Martin và cộng sự kết hợp với Hans Soderlund thuộc VTT đã nghiên cứu một kháng thể gắn chọn lọc với một đồng phân lập thể (enantiomer) của thuốc diarylalkyltriazole (FTB) (hình 8a), một chất kìm hãm hoạt tính của enzyme aromatase [159]. Soderlund đã cung cấp cho Marin và cộng sự một đoạn Fab gắn chọn lọc với RS tương quan với đồng phân lập thể SR. Sau đó nhúng NT silica có cả hai mặt gắn kháng thể này vào hỗn hợp theo tỷ lệ 1:1 của các đồng phân lập thể SR và RS của FTB. Các NT - kháng thể tách đồng phân lập thể RS khỏi hỗn hợp đồng tỷ lệ [158]. Đây là một ví dụ trong đó đường kính trong cỡ nano của các NT silica là quyết định để đạt được sự phân tách chọn lọc Kết hợp với các hạt từ nano, QD hữu dụng cho phát hiện và phân tách tế bào. Wang và cộng sự đã tạo ra các hạt nanocomposite từ lõi siêu từ tính Fe2O3 và vỏ là CdSe/ZnS QD và sử dụng để phân tách các tế bào ung thư vú, sau đó phát hiện chúng bằng huỳnh quang [160]. Tabuchi và cộng sự báo cáo một công nghệ thực hiện các phân tách các đoạn DNA với một dải rộng kích thước với tốc độ và độ phân giải cao. Họ dùng môi trường các hạt nano, các hạt cầu nano loại lõi-vỏ, kết hợp với kỹ thuật gây áp lực trong điện di vi chip. Các đoạn DNA dưới 15 kbp được phân tích thành công trong vòng 100s. Các đoạn DNA di động trong môi trường trong khi vẫn giữ lại đặc trưng cấu trúc phân tử của chúng [161]. Seo và cộng sự đã thiết kế mô hình nano của các miếng Ni trên chất nền là Si. Chức năng của mảng nano là tăng độ nhạy di phép phânλđộng với các biến đổi trong hình dạng DNA, do đó cho -HindIII digest tách một dải rộng các phân tử DNA như -phage DNA (48.5 kbp), T2-DNA (164 kbp), (0.12–23.1 kbp), DNA (3.5, 4.7, và 5.7 Mbp) [162]. Ngoài ra, khiλvà S. Pombe phương pháp này phân biệt hình dạng của các chuỗi được hấp phụ, về nguyên lý
nó có thể được sử dụng để phân tách các đại phân tử có trọng lượng phân tử đồng nhất nhưng cấu trúc khác nhau như các phân tử DNA siêu xoắn hoặc vòng [162]. Mới đây (2005), Hellmich và đồng sự đã chế tạo thành công hệ thống poly(dimethylsiloxane) microfluidic tích hợp đồng thời các quá trình bắt giữ, điều hướng, định vị tế bào sâu Sf9 (Spodoptera frugiperda), sau đó ly giải bằng SDS, phân tách protein đích và cuối cùng phát hiện chúng với độ nhạy 100fM mà không cần đánh dấu [163].