病毒与宿主互作分子机制的动态解析
通过建立单病毒示踪研究平台，实现了对PEDV、PDCoV，SADS，新冠等冠状病毒入侵轨迹、运输轨迹以及核酸复制过程的可视化精细追踪，从单细胞单病毒水平发现病毒感染宿主细胞的新路径、新模式，以及潜在的跨种传播机制。
物质（核酸、氨基酸等）代谢与免疫的动态调控机制
应用单分子FRET技术，实现了对单个核酸或者蛋白质包括解旋酶、聚合酶等的构象变化的实时动态追踪，在单分子水平解析构象变化调控核酸代谢的分子机制，并进一步研究该调控作用对宿主天然免疫应答的影响，在此基础上开发新型疫苗、佐剂及靶点药物。
蛋白质工程和蛋白药物研发、新型疫苗及递送系统
基于蛋白定向设计、表达、纯化等技术，开发抗原、抗体，以及相关疫苗和疫苗佐剂，并结合纳米材料，开发相关递送系统。
新型检测技术以及单分子检测技术的研发
开发了多套新型检测技术，包括基于手机的便携式核酸/蛋白/抗生素等生物标志物检测；小型化超快速免提取qPCR检测技术;基于CRISPR-Cas的核酸便携式检测技术；基于FRET技术的免洗ELISA；单分子检测技术（数字ELISA or 数字核酸检测（免扩增））等，部分技术已经实现产业化应用。