Οι ιδιότητες της ύλης στο μοριακό επίπεδο διαφέρουν σημαντικά από αυτές των μακροσκοπικών υλικών. Με τρόπο ανάλογο, η νανο-ιατρική διαφέρει ουσιαστικά από τη συμβατική ιατρική σε πολλές πτυχές της. Στη νανο-ιατρική έχουμε τη δυνατότητα ανίχνευσης αλλαγών και προβλημάτων σε μοριακό επίπεδο και άμεσης αντιμετώπισής τους. Στόχος των βιοϋλικών είναι η αντικατάσταση ή ανάπλαση ενός οργάνου του σώματος που έχει βλάβη, με ένα ειδικά κατεργασμένο «αδρανές» υλικό, ώστε να αντικαταστήσει επιτυχώς τη λειτουργία του αντιστοίχου οργάνου, χωρίς να βάλει σε κίνδυνο τον ασθενή ή να δημιουργήσει πιθανό πρόβλημα στον οργανισμό του ασθενούς μετά την επέμβαση. Τα βιοϋλικά ταξινομούνται σε τέσσερις κύριες κατηγορίες: μέταλλα (και κράματα), κεραμικά και βιοΰαλοι, πολυμερή, σύνθετα υλικά.
Στην πρώτη γενιά βιοϋλικών (1940-1950) ανήκαν κυρίως μεταλλικά υλικά, κράματα και πολυεστερικά πολυμερή. Αντικαθιστούσαν κυρίως μηχανικές ανάγκες χωρίς χημική σύνδεση με τους ιστούς, γίνονταν ωστόσο δεκτά από τον οργανισμό. Στη δεύτερη γενιά βιοϋλικών ανήκουν αυτά τα οποία γίνονται δεκτά από τον οργανισμό, αποκαθιστούν τη βλάβη και είναι και βιοαπορροφήσιμα (χειρουργικά ράμματα, πλέγματα κ.ά.). Η τρίτη γενιά βιοϋλικών άρχισε να αναπτύσσεται από το 2.000 και στόχο έχουν να είναι συμβατά και να συνεργάζονται και με τους ιστούς στην περιοχή της εμφύτευσης. Τα υλικά τρίτης γενιάς αναπτύσσονται είτε εξωσωματικά με ανάπτυξη κυττάρων και μετατροπή τους σε βιοϋλικό, το οποίο θα εμφυτευτεί στην περιοχή της ιστικής βλάβης, είτε με διέγερση κυττάρων στην προς την περιοχή για ανάπτυξή τους και αποκατάσταση της βλάβης.
Μερικές από τις εφαρμογές που βρίσκει η επιστήμη της τεχνολογίας των υλικών εντοπίζονται στον τομέα της ιατρικής αλλά και αισθητικής χειρουργικής. Μερικές είναι οι καλλιέργειες δερματικών κυττάρων (γενετική μηχανική), αιμοστατικά συστήματα, βιο-αποικοδομήσιμα υλικά και ράμματα, βιολογικές κόλλες και νανο-ίνες για την πρόληψη της δημιουργίας ουλών, βιοσυμβατά εμφυτεύσιμα συστήματα και fillers, τεχνητό δέρμα (artificial skin) κ.ά.
Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν οι οφθάλμιοι φακοί που κατασκευάζονται με ΡΜΜΑ με τα υλικά από τα οποία χρησιμοποιούνται (κολλαγόνο και υδρογέλες) να διορθώνουν παθήσεις όπως η πρεσβυωπία, ο αστιγματισμός, ο καταρράκτης κ.α. Η συγκράτηση των ιστών είναι μια ακόμα εφαρμογή που βρίσκουν τα βιοϋλικά με τη χρήση μόνιμων πολυμερικών πλεγμάτων. Στην οδοντιατρική και γναθοπροσωπική χειρουργική ειδικά ενθέματα σιλικόνης επιτυγχάνουν αύξηση του όγκου των ζυγωματικών οστών και βελτίωση της αισθητικής του προσώπου. Στην πλαστική χειρουργική τα ενθέματα σιλικόνης χρησιμοποιούνται με σκοπό είτε να βελτιώσουν την αισθητική εμφάνιση του μαστού (αυξητική μαστού), είτε να αποκαταστήσουν τον μαστό μετά από μαστεκτομή εξαιτίας καρκίνου του μαστού. Σε περιπτώσεις οστεοπόρωσης, οστεοαρθρίτιδας και ρευματοειδούς αρθρίτιδας χρησιμοποιούνται κυρίως μεταλλικά, κεραμικά και πολυμερικά βιοϋλικά. Σε οδοντιατρικές εφαρμογές, κατασκευάζονται από μεταλλικά (κυρίως τιτάνιο) στηρίγματα τεχνητών οδοντοστοιχιών ή κομμάτια ορθοδοντικών συσκευών. Σε καρδιαγγειακές εφαρμογές, χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί η χρήση του άνθρακα σε καρδιακές βαλβίδες και πολυαιρουθανίων και τιτανίου στην κατασκευή βηματοδοτών. Έχει επίσης ανακαλυφθεί βιοδιασπώμενο πλαστικό για την επιδιόρθωση των τρυπών στο κρανίο οι οποίες είναι συχνά απαραίτητο να ανοιχθούν σε μία χειρουργική επέμβαση.
Σήμερα, οι αλληλεπιδράσεις των βιοϋλικών με τους ιστούς απασχολούν μία νέα επιστήμη τη λεγόμενη εμβιο-μηχανική ή ιστο-μηχανική. Ως εμβιομηχανική ορίζεται η διαχείριση και σχεδιασμός της ανάπτυξης ή της θεραπείας ενός τραύματος ανάπλασης ή αντικατάστασης ιστών. Πρωτοπόρος στην ιστική μηχανική είναι ο Ιωάννης Γιαννάς, o οποίος συνέθεσε (Yannas & Burke, 1980· Burke et al, 1981) συνθετικό δέρμα το οποίο χρησιμοποίησε για την αντιμετώπιση προχωρημένων εγκαυμάτων. Το δέρμα αποτελείτο από μία διπλή μεμβράνη ημιδιαπερατή, ώστε να απομακρύνει τα υγρά του σώματος και να μην επιτρέπει από το περιβάλλον την είσοδο μικροβίων ή υγρών.
Ο πολυδιάστατος διεπιστημονικός κλάδος της Επιστήμης των Υλικών αναλύει και δημιουργεί νέες δομές υλικών με πρωτόγνωρες, καινοτόμες ιδιότητες, που επηρεάζουν όλη την ανθρώπινη δραστηριότητα από τη βιομηχανία μέχρι και την ιατρική. Μπορεί λοιπόν κανείς να αντιληφθεί το μέγεθος της προόδου που αναμένεται να γίνει στο άμεσο μέλλον κρίνοντας από αυτή που έχει ήδη σημειωθεί σε τόσο μικρό χρονικό διάστημα. Είναι γεγονός πως η φυσική των υλικών αποτελεί ένα πολλά υποσχόμενο τομέα επιστήμης του μέλλοντος.
