Основное направление работы Роберта Фрейтаса — разработка моделей медицинских нанороботов для диагностики, ремонта поврежденных тканей, клеток и органов (в том числе после криоконсервации), анализа и корректировки ДНК, уничтожения бактерии и вирусов. Современные технологии позволят создать такое производство в течение ближайших 15–20 лет. По мнению Роберта Фрейтаса, максимальный размер устройства не должен превышать 1×1×3 микрона (без двигательных жгутиков). Молекулярное производство с помощью нанотехнологий позволит решить проблему лечения и восстановления любого организма на молекулярном уровне. Также эта технология позволит создавать искусственные клетки крови, или клетки с новой функциональной особенностью (например, respirocytes, который поможет человеку дышать под водой отказаться от антибиотиков при лечении любых инфекционных заболеваний, вылечить рак и залечить любые раны, заменять хромосомы, и таким образом избавлять от генетических заболеваний. Нанороботы позволят убирать накопленные дефекты в организме, которые приводят к старению человека, и существенно продлевать молодость и жизнь человека.