על מנת לשלב באופן נרחב ננוטכנולוגיה, חקר הסרטן וביו-רפואה מולקולרית, המרכז הלאומי לסרטן (NCI) הציע את התוכנית לננוטכנולוגיה של סרטן (תוכנית ננוטכנולוגיה לסרטן), אשר תיושם באמצעות מעבדות סטנדרטיות מחוץ לבית החולים, בבית החולים וננוטכנולוגיה. עבודה בין-תחומית בשלושה תחומים. התוכנית מציבה שישה אתגרים:
מניעה ובקרה של סרטן: לפתח ציוד בקנה מידה ננו שיכול לספק תרופות נגד סרטן וחיסונים נגד סרטן מרובים.
גילוי מוקדם ופרוטולוגיה: לפתח גילוי מוקדם מושתל של סמנים ביולוגיים לסרטן, ולפתח מכשיר פלטפורמה שיכול לאסוף מספר רב של סמנים ביולוגיים עבור כמות גדולה של ניתוח.
אבחון הדמיה: פיתוח מכשירי הדמיה שיכולים להגביר את הרזולוציה לזיהוי תאים סרטניים בודדים, וננו-דריקים שיכולים להבחין בין תאים לרקמות שונות בתוך גידול.
ציוד טיפולי רב תכליתי: לפתח nanodevices המשלבים אבחון וטיפול.
טיפול בסרטן ושיפור איכות החיים: לפתח ולשפר תסמינים כגון כאב, דיכאון ובחילה הנגרמים על ידי סרטן כרוני, ולספק מכשירים אידיאליים להעברת תרופות.
אימון חוצה שדות: לאמן דור חדש של חוקרים המכירים ביולוגיה של סרטן וננוטכנולוגיה.