本研究方向涉及设计合成具有重要物理化学及生物学应用价值或探针性能的有机分子，并研究其生物活性及其与生物大分子之间的相互作用机制，筛选具有生物学和药学应用价值的药物、毒物、小分子、活性大分子等特殊功能分子，建立检测这些物质的分析方法。主要研究领域如下：
1．有机分子探针的设计、合成及其生物活性研究
设计并合成具有特殊生物靶向探测性能的有机分子探针（包括大分子、小分子），研究其生物活性并结合某些生物学作用机制，对其性能进行筛选进而完善其结构。
2．有机分子探针与药物、毒物及生物大分子之间相互作用的分析方法及其应用
开展有机分子探针与药物、毒物及DNA、蛋白质等复杂生物大分子之间相互作用的光谱分析方法（荧光光谱、激光拉曼光谱等）研究、电化学分析方法（伏安分析、电位分析、阻抗分析等）研究、分离分析方法（高效液相色谱、电泳、液相色谱-质谱联用技术等）研究；建立生物分子简便、快捷、准确和灵敏的光、电分析方法。
3．有机分子探针与药物、毒物及生物大分子之间相互作用机理研究
采用光谱、电化学等现代分析技术，探讨有机分子探针与药物、毒物及生物大分子之间相互作用机理。
4．抗肿瘤药物的筛选及方法研究
选取不同类型抗肿瘤药物（包括临床用药和合成模型抗肿瘤药物等），以激光拉曼光谱、荧光光谱及电化学等方法为研究手段，研究抗肿瘤药物对生命遗传物质、细胞、组织等的影响，揭示药物作用机制，并进而建立抗肿瘤药物筛选方法；开展自由基等不稳定活性物种对DNA、蛋白质等生物大分子损伤的研究，探讨损伤的程度、作用靶点和作用机理，建立实时研究自由基等不稳定活性物种对生物大分子损伤的分析方法；用所建立的分析方法研究抗氧化剂等药物小分子在活性氧自由基对生物大分子的损伤这一过程中的抑制作用，为疾病的诊断、药物的筛选及药物分析提供理论依据。
5．生物活性物质的分离及结构研究
天然生物活性物质的提取、分离与鉴定；开展生物活性物质体内体外代谢研究、兽药与农药残留微分离新介质研究、生物活性物质分子印迹整体柱分子识别研究以及环境新型微污染物分析、分布及归趋研究，进而合成高价值的药物与毒物等。