เส้นใยเซลลูโลสนาโนที่ผ่านการทำคาร์บอกซิเลตถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการผลิตวัสดุประสิทธิภาพสูง เนื่องจากความแข็งแรงทางกลที่ยอดเยี่ยมและความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพ ในอุตสาหกรรมกระดาษ เส้นใยเหล่านี้ช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความทนทานของผลิตภัณฑ์กระดาษ ในขณะที่ลดความจำเป็นในการใช้สารเติมแต่งสังเคราะห์ นอกจากนี้ยังถูกนำมาใช้ในการพัฒนาคอมโพสิตที่มีน้ำหนักเบาและแข็งแรงสำหรับการใช้งานในยานยนต์และการบินอวกาศ ซึ่งช่วยประหยัดเชื้อเพลิงและลดการปล่อยมลพิษ

ในสาขาการแพทย์ชีวภาพ เส้นใยนาโนเหล่านี้ถูกนำมาใช้ในผ้าพันแผลและระบบส่งยา เนื่องจากความเข้ากันได้ทางชีวภาพและความสามารถในการก่อตัวเป็นไฮโดรเจล เส้นใยเหล่านี้ให้สภาพแวดล้อมที่ชื้นสำหรับการรักษาแผลและสามารถควบคุมการปล่อยส่วนผสมยาสำคัญที่ใช้งานได้ นอกจากนี้ ยังถูกใช้ในระบบบำบัดน้ำเป็นวัสดุกรองที่มีประสิทธิภาพ สามารถกำจัดโลหะหนักและสารปนเปื้อนอื่นๆ จากน้ำเสีย

การนำไปใช้ในอุตสาหกรรมอาหารรวมถึงการใช้เป็นสารทำให้คงตัว สารเพิ่มความหนืด และอิมัลซิไฟเออร์ ซึ่งช่วยปรับปรุงเนื้อสัมผัสและอายุการเก็บรักษาของผลิตภัณฑ์ต่างๆ นอกจากนี้ เส้นใยเซลลูโลสนาโนที่ผ่านการทำคาร์บอกซิเลตกำลังถูกสำรวจสำหรับการใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยืดหยุ่นและอุปกรณ์กักเก็บพลังงาน เช่น ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ เนื่องจากคุณสมบัติการนำไฟฟ้าและความยั่งยืน