1.DNA靶向配体设计、手性识别及功能调控 

　　DNA精准靶向、手性识别及其生物功能调控与疾病的发生及治疗密切相关。课题组已设计、合成手性金属超分子配合物、功能化碳纳米管等多种化学配体，并用于高选择性识别特殊DNA构象，包括单链DNA、双链DNA (A-、B-和Z-DNA)、三链DNA、i-motif、G -四链DNA。首次利用手性识别策略，自主设计、合成并筛选的手性金属超分子化合物右手P-对映体，成为第一个可选择性识别人类端粒G-四链DNA并有效抑制端粒酶活性的抑制剂, 其选择性优于欧美同类临床药物 BRACO-19，目前已申请专利。首次报道SWNTS能够诱导端粒i-motif DNA结构形成，并证明i-motif形成可以抑制端粒酶活性，进而响端粒的功能。 

　　2.阿尔茨海默症（AD）的药物设计与合成 

　　抑制病变蛋白Aβ聚集及解聚已成为治疗AD的重要手段，开发特异性抑制Aβ聚集的药物是本领域的研究重点与难点。课题组利用荧光活细胞筛选系统，发展了多种新型的多功能Aβ抑制剂，包括多氧金属酸盐(POMs)及纳米材料类抑制剂等；以手性识别为核心，系统考察手性金属螺旋对映体的手性生物学效应；构建了多种不同刺激响应的药物释放体系；合成了系列多功能金属螯合剂，部分抑制剂可跨越血脑屏障（BBB）。 

　　3.新型人工酶-纳米酶的设计合成与应用 

　　纳米酶作为天然酶的模拟物已备受关注。对比天然酶，纳米酶具有价格便宜、制备工艺简单、稳定性好、循环利用率高等优势。课题组已探索多种新型高效、生物安全性好的纳米酶并将其应用于抗菌、抗癌、炎症治疗、细胞包裹、复合酶构建以及神经退行性疾病治疗等领域。首次报道羧基化氧化石墨烯(GO-COOH)等碳纳米材料具有过氧化物酶活性，文章2010年发表后，他引过千次，引领了无机纳米材料人工酶的研究与应用。 

　　4.细胞行为动态调控 

　　设计新型的智能体系并将其用于细胞行为动态调控，不仅有助于揭示单独细胞外环境参数和水溶性信号因子等对细胞功能的影响，并且为以细胞为基础的检测治疗提供了前所未有的机遇。课题组设计及应用多功能体系动态调控细胞行为取得系列研究成果，如构建了系列近红外光响应的体系并用于细胞黏附和干细胞分化行为的无损、动态调控。这些工作为细胞生物学提供有力工具，推动了以细胞为基础的诊断治疗等领域的发展。