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該方向致力于從皮米尺度到宏觀尺度的各種疾病過程中的組織及細胞力學性能變化，各類力學信號對組織及器官的調控的研究，并著力將基礎研究理論應用于臨床診療。
人員組成：蔣興宇、唐斌、劉超
該方向將融合光、聲、電、磁、核素、電子等成像模式，提供從埃到米、從微秒到小時跨越十個空間與時間尺度研究生命醫學問題的能力，精準描繪生命活動基本原理和疾病發病機制的全景圖。
人員組成：金大勇、吳長鋒、陳放怡、奚磊、李凱、劉超、李依明、劉泉影 查看更多
該方向主要圍繞新型可穿戴設備在生物醫學工程領域的應用，展開從傳感器、電路級別到系統、應用級別的全方位研究。
人員組成：蔣興宇、吳長鋒、張明明
該方向將通過微納加工技術，制造并集成各類化學/生物微型分析和檢測芯片，把傳統的分析實驗室功能微縮在一個芯片上，有望為DNA檢測、基因測序、細胞工程、微創手術等提供先進的技術手段。
人員組成：蔣興宇、唐斌、奚磊、張明明 查看更多
該方向主要研究熱點領域為利用各種物理化學刺激、生物材料、和干細胞等途徑直接刺激病患身體內的組織進行原位再生。
人員組成：吳德成、唐斌、李凱、郭瓊玉、何俊龍、劉超
該方向主要利用不斷增長的海量醫療健康數據，為疾病診斷、個性化治療、風險分析和預測、生活方式干預提供依據和指引。
人員組成：金大勇、陳放怡、何俊龍、李依明、劉泉影 查看更多
