Ένα χρωμαλλοκύτταρο είναι ένα κινητό νανορομπότ σε σχήμα παστίλιας, που αποτελείται από περίπου τέσσερα τρισεκατομμύρια άτομα. Σκοπός του είναι να είναι ένας φορέας παράδοσης γονιδίων ανώτερος από τους ιούς (που χρησιμοποιείται συνήθως σήμερα), προσφέροντας πολύ μεγαλύτερο βαθμό ακρίβειας και ελέγχου για τον πειραματιστή. Αν και το χρωμαλλοκύτταρο, που σχεδιάστηκε από τον Robert Freitas, πρωτοπόρο στη νανοτεχνολογία, δεν έχει κατασκευαστεί ακόμη, φαίνεται να είναι εφικτό τις επόμενες δεκαετίες. Οι επιστήμονες έχουν ήδη σχεδιάσει το MEMS (μικροηλεκτρομηχανικά συστήματα) που μπορούν να κινούνται μέσω της ανθρώπινης κυκλοφορίας του αίματος. Τα NEMS (νανοηλεκτρομηχανικά συστήματα) είναι μόνο θέμα χρόνου.
Τα χρωμαλλοκύτταρα έχουν σχεδιαστεί για να πραγματοποιούν όλες τις διαδικασίες της θεραπείας υποκατάστασης χρωμοσωμάτων. Αυτά τα ρομπότ θα διεισδύσουν στο τοίχωμα του κυττάρου, θα πλοηγηθούν στον πυρήνα, θα αφαιρούσαν όλη την περιεκτικότητα σε χρωματίνη και θα την αντικαθιστούσαν με χρωμοσώματα ειδικά σχεδιασμένα σε εργαστήριο, χρησιμοποιώντας μια τεχνητή προβοσκίδα. Το χρωμαλλοκύτταρο έχει μήκος περίπου 5 microns και πάχος 4 microns, ελάχιστα αρκετά μικρό ώστε να χωράει άνετα σε έναν κυτταρικό πυρήνα.
Επειδή τόσες πολλές ασθένειες προκαλούνται από ελαττωματικά χρωμοσώματα ή ελαττωματική γονιδιακή έκφραση, η θεραπεία υποκατάστασης χρωμοσωμάτων του τύπου που διεξάγεται από χρωμαλοκύτταρα θα είχε τη δυνατότητα να σταματήσει μια ποικιλία ασθενειών, συμπεριλαμβανομένου του νούμερο ένα δολοφόνος σήμερα, της καρδιακής νόσου. Αλλά η αποτελεσματική εφαρμογή της θεραπείας αντικατάστασης χρωμοσωμάτων θα απαιτούσε πολλά τρισεκατομμύρια νανορομπότ να συνεργάζονται. Για να κατασκευάσουμε τόσο μεγάλους αριθμούς τέτοιων μικρών συσκευών, θα χρειαζόμασταν μια συσκευή που μπορεί να συμμετάσχει στην κατασκευή με ατομική ακρίβεια. Αρκετές εταιρείες και πανεπιστήμια καταβάλλουν προσπάθειες προς αυτή την κατεύθυνση.
Το χρωμαλλοκύτταρο είναι ένα από τα πολλά ιατρικά νανορομπότ που σχεδιάστηκαν λεπτομερώς από τον Robert Freitas. Άλλα περιλαμβάνουν το αναπνευστικό, ένα τεχνητό ερυθρό αιμοσφαίριο, το μικροβιοφάγο, ένα τεχνητό λευκό αιμοσφαίριο, ένα αγγειοκύτταρο, το οποίο θα καθαρίσει το κυκλοφορικό σύστημα και το θρομβοκύτταρο, ένα τεχνητό αιμοπετάλιο για την επιτάχυνση της πήξης του αίματος. Όλα αυτά αναλύονται εκτενώς στο βιβλίο Nanomedicine.