1.       谱学电化学分析

生物膜中蛋白和磷脂的种类及与外界环境作用过程中的结构变化决定了生物膜的功能。 发展新的分析方法对生物膜界面进行原位、实时分析， 以揭示相互作用过程中的结构变化， 对于探究生物学功能的本质至关重要。 针对这一关键科学问题，我们自主设计了电化学界面增强红外光谱光学装置，建立了基于电化学表面增强红外光谱的原位、实时、免标记分析方法 ，与可视化的荧光共聚焦显微镜结合，系统研究了仿生膜、细胞膜界面上的纳米材料和蛋白的相互作用，揭示了生物组分的结构变化及调控因素，并提出了生物学效应的新机制。

2.       纳米细胞相互作用的动态响应机制

细胞是生命的基本结构和功能单元。纳米尺度的物质(纳米材料或蛋白)与细胞作用可以诱发细胞内吞、调节胞内代谢、诱导或阻止细胞凋亡。发展新的分析方法揭示动态相互作用机制及调控因素是操控细胞活性的关键。 我们开展了一系列工作，围绕纳米细胞相互作用的动态响应机制进行了系统的研究，以揭示了纳米材料的动态结构变化与细胞响应的构效关系，实现细胞凋亡的促进或抑制，为肿瘤等重大疾病的治疗提供新的策略。

3.       多功能纳米材料的生物应用

近年来对癌细胞的生物学特征研究显示，实体肿瘤内部微环境显著区别于正常组织，肿瘤弱酸、乏氧、高谷胱甘肽水平等微环境特征不但可导致癌细胞对放疗、化疗等多种疗法产生耐受性，同时可促进癌细胞的分化、转移与免疫逃逸。因此，调控肿瘤微环境对于抑制癌细胞的分化和转移，提高治疗效果是非常重要的。针对这一关键科学问题，我们发展了多种基于多功能纳米材料的肿瘤微环境调控策略，有效改善肿瘤乏氧状态，干扰肿瘤微环境的氧化还原平衡，可在避免对正常组织的副作用的同时显著提高提高肿瘤对于多种治疗策略（如化疗、光动力治疗等）的疗效，实现对肿瘤等恶性细胞高选择性杀伤。