以生物体系活体成像分析和疾病精准诊疗为目标，设计合成一系列高灵敏/特异性的分子探针和纳米药物，结合靶向递送、分子影像可视化和疾病微环境响应性诊疗功能放大等先进技术，在神经退行性疾病和肿瘤等重大疾病的早期诊断和高效治疗方面取得了系列显著成果。研究方向包括：

• 设计新型离子特异性、高灵敏的影像探针用于神经系统疾病和恶性肿瘤等重大疾病的早期诊断和监测, 为无创、实时、动态的活体脑部成像及神经活动分析提供新技术，实现基于疾病微环境离子浓度变化的神经系统疾病发病监测和肿瘤良恶性等的精准无创诊断;

• 通过化学掺杂和结构调控设计合成新型高性能磁性纳米探针，克服超高场下磁性纳米探针的成像灵敏度瓶颈，实现基于磁共振的百微米尺度肿瘤血管快速无创成像、对超小原位肿瘤可视化以及对肿瘤微小转移灶早期诊断；

• 基于疾病微环境特征，设计微环境响应性纳米探针，实现在活体复杂环境下的动态组装与解组装，提高纳米探针生物安全性，减轻药物治疗引起的急性肾损伤等；通过纳米探针三维动态组装调控生物功能，提升恶性肿瘤综合治疗效果。