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무균동물에 1~2종의 미생물을 주입함으로써 인간 질병의 중요한 인과관계를 규명할 수 있다. 또한 무균실험동물에 특정 미생물을 주입하여, 평상시 몸 안에 살고 있는 세균과 질병을 일으키는 미생물이 어떤 복잡한 상호작용을 하는지 부분적으로 밝혀낼 수 있다. 2가지 이상의 미생물을 동시에 사용하는 무균생물학 연구를 통해 궁극적으로 인간은 자신의 몸속에 있는 미생물상을 통제할 수 있게 될 것이다.

몇몇 무균동물군에 병원체를 주입하고 다른 동물군에는 병원체와 또다른 미생물을 동시에 주입하여 실험한 결과, 다른 미생물이 존재하는 경우 병원체의 활성에 변화가 일어난다는 사실이 밝혀졌다. 이 결과는 동물의 소화기관에 있는 미생물상이 소화관의 여러 부위에서 흔히 찾아볼 수 있는 잠재적 병원성미생물을 방어하는 데 중요하다는 사실을 증명해주는 것이다.

무균생물학 기술은 또한 사람들이 공통적으로 갖는 건강문제의 원인을 규명하는 데 사용되어왔다. 예를 들어 특정 전염성 세균만이 충치의 원인이라는 사실이 무균생물학 연구를 통해 밝혀졌다. 무균동물은 독물학, 공해 조절, 백신시험 등에 사용한다. 무균동물은 감염이 안 된 상태이기 때문에 방사선 또는 독가스와 같은 외부적인 힘의 영향이 쉽게 드러난다.

세균에 대한 면역성이 약하거나 제약을 받는 환자들의 경우 무균생물 기술을 이용해 생물학적으로 완전하게 격리를 시킬 수도 있다. 항체(혈액단백질인 감마글로불린)의 합성 능력이 부족하다고 생각되는 아기는 감마글로불린 합성을 할 수 있다는 결과가 나올 때까지 무균격리기에서 키우며, 병원에서는 심장이식수술에 앞서 정교한 무균실을 준비하고 면역성이 약한 환자를 병원체로부터 보호하기 위한 절차를 밟기도 한다.