Nhiều nghiên cứu đã được công bố về việc chế tạo các loại chất tương phản dựa trên hạt nano để chụp ảnh y sinh học. Chẳng hạn, chấm lượng tử được sử dụng để chụp ảnh huỳnh quang. Các hạt nano vàng với hóa học bề mặt phong phú và khả năng hấp thu tốt được sử dụng trong chụp cắt lớp vi tính tia X (Computer tomography – CT). Các hạt nano oxit sắt với kích thước, thành phần chính xác và các hợp chất nano mới của gadolinium đang được nghiên cứu làm tác nhân tương phản cho chụp ảnh cộng hưởng từ hạt nhân (Magnetic Resonance Imaging - MRI) [49].
Đối với chức năng chụp ảnh huỳnh quang, để quan sát được độ thâm nhập vào bên trong tế bào, các phân tử phát huỳnh quang có thể được đính kết vào hệ dẫn thuốc. Việc nối kết các phân tử có khả năng phát huỳnh quang (fluorophore) như fluorescein (phát màu xanh lục) hay rhodamine (phát màu đỏ) vào các tế bào để định vị và quan sát sự phân bố trong những thí nghiệm sinh học đã được thực hiện từ nhiều năm nay [58]. Tuy nhiên, các phân tử huỳnh quang này có cường độ phát quang yếu và bị lu mờ sau vài phút hoạt động. Hơn nữa, việc sử dụng một số chất màu như rhodamine thường có độc tính cao [59]. Do vậy, sử dụng hạt nano với một số chất phát quang thích hợp khác (như curcumin, doxorubicin) sẽ giải quyết được những vấn đề tồn tại nêu trên. Kết hợp chấm lượng tử trên hạt nano từ cũng cho phép thực hiện chức năng quang học tương tự. Trong cùng một điều kiện kích hoạt, hạt nano có thể tỏa sáng gấp 20 lần phân tử huỳnh quang và giữ độ sáng liên tục không bị lu mờ theo thời gian. Việc phát quang tạo ảnh giúp người quan sát nhìn thấy tế bào ở vùng sâu bên trong cơ thể và ước lượng được mật độ kết tập và phân bố của hệ mang thuốc tại một "địa chỉ" nào đó [60].