近五年，研究工作聚焦于新型无机功能材料的结构设计、化学可控合成及其生物医学应用的基础研究，选择稀土功能材料和过渡金属化合物为主要材料体系，围绕无机生物材料的“多模态影像与多功能治疗的高效融合”关键科学问题，在新型稀土及过渡金属功能材料的设计与制备中做出了系统性创新工作：（1）揭示了Gd基无机影像探针的磁共振影像机理，构建了基于稀土功能材料的系列新型多模态影像探针，实现了单一探针的结构影像和功能影像的高效融合与协同增强成像；提出了纳米CT负造影剂的新概念，使得利用CT负造影剂检测无腔实体肿瘤成为可能。（2）发现了稀土功能材料的“放疗增敏效应”，提出了“克服乏氧、利用乏氧、规避乏氧”三类材料设计策略，实现了精准影像介导下的多功能协同增强的乏氧肿瘤高效治疗；首次提出了“化学动力学疗法”和“离子干扰疗法”新概念，拓展了无机功能材料用于“肿瘤饥饿疗法”新思路，实现了基于肿瘤微环境特异性诱导激活的高效治疗；其中，“化学动力学疗法”入选科睿唯安与中国科学院联合发布的《2021研究前沿》化学与材料科学领域的“重点热点前沿”研究方向。（3）发展了系列近红外光激发的新型UCNP影像探针，实现了实时动态影像检测活体脑神经活动、脊髓神经损伤的高效修复和功能恢复。该系列研究为解决“常规医学影像探针性能低、常规肿瘤治疗技术（化疗、放疗）固有缺陷、脑神经影像和调控”等临床医学瓶颈问题提供了新的研究思路。