一、体内检测

石墨烯和其他纳米粒子相结合，作为一种传感器用于体外疾病检测已经得到了临床实验的论证。呼出气体中的肿瘤标志物或者疾病标志物非常少量，因此对检测的灵敏度要求极高。和传统的常规检测相比，石墨烯可以使检测的灵敏度提高至少三个数量级，有些甚至可以达到单分子检测。

二、体内治疗

墨烯可以用于药物传送，这主要得益于其较大的表面积允许将大量药物传送至体内的特定区域。石墨烯氧化物可作为一种抗癌药剂来对抗特定癌细胞。可能使肿瘤收缩，遏制癌症发展速度，以及治疗后的复发。石墨烯可以用作免疫组剂，辅助其他药物提高治疗效果。石墨烯和肌氨酸偶联以后能够激发体内的免疫细胞分泌更多的细胞因子，而细胞因子对肿瘤具有杀伤作用，而且对免疫力有明显的提高。