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该方向致力于从皮米尺度到宏观尺度的各种疾病过程中的组织及细胞力学性能变化，各类力学信号对组织及器官的调控的研究，并着力将基础研究理论应用于临床诊疗。
人员组成：蒋兴宇、唐斌、刘超、姚明曦
该方向将融合光、声、电、磁、核素、电子等成像模式，提供从埃到米、从微秒到小时跨越十个空间与时间尺度研究生命医学问题的能力，精准描绘生命活动基本原理和疾病发病机制的全景图。
人员组成：吴长锋、陈放怡、奚磊、李凯、李依明、刘超、刘泉影、唐建波 查看更多
该方向主要围绕新型可穿戴设备在生物医学工程领域的应用，展开从传感器、电路级别到系统、应用级别的全方位研究。
人员组成：蒋兴宇、吴长锋、王文锦、张明明
该方向将通过微纳加工技术，制造并集成各类化学/生物微型分析和检测芯片，把传统的分析实验室功能微缩在一个芯片上，有望为DNA检测、基因测序、细胞工程、微创手术等提供先进的技术手段。
人员组成：蒋兴宇、唐斌、奚磊、肖凯、张博、张明明 查看更多
该方向主要研究热点领域为利用各种物理化学刺激、生物材料、和干细胞等途径直接刺激病患身体内的组织进行原位再生。
人员组成：吴德成、唐斌、李凯、张路、郭琼玉、刘超
该方向主要利用不断增长的海量医疗健康数据，为疾病诊断、个性化治疗、风险分析和预测、生活方式干预提供依据和指引。
人员组成：陈放怡、李依明、罗智、刘泉影 查看更多
