精准诊疗与纳米医学聚焦于癌症、神经系统疾病、免疫系统疾病、呼吸/代谢系统疾病、组织/器官损伤等临床所面临的棘手问题，通过医学、物理、化学、材料学等多学科交叉研究，实现重大疾病的发病机理解析、病理演进追踪和个体化精准诊疗。以疾病发展过程精确分类诊断为引领，结合纳米孔、电分析、微流控、分子探针，开展疾病精准诊断和生物医学传感研究；基于材料生物学效应，设计开发具有良好生物相容性与生物活性的智能材料，发展新型生物制造工艺，研究其在生命系统中的行为与作用，探索针对重大疾病的创新治疗策略。 

康复医学聚焦于神经类疾病所导致功能障碍的康复医学问题，重点涉及神经康复、运动康复、视听觉康复、言语康复、精神康复、作业康复等研究方向。以主动健康需求为引领，开展上下肢运动模式与步态平衡能力分析、情绪精神状态及听觉能力评估等临床智能评估技术研究；探索神经调控机制、认知与运动交互作用机制，开展神经调控康复、感知功能重建、运动功能恢复等智能康复方法研究；发展智能人机交互策略，研发面向情绪、听觉诊断的新式脑机接口设备、脑控外肢体康复训练系统、脑控主被动融合助行外骨骼系统等智能康复装备研究。

麻醉与重症医学聚焦于麻醉监测、ICU重大疾病的诊断及临床治疗技术瓶颈的突破，以多模态生理监测技术为基础，开展麻醉、重症ICU脑保护以及无创脑氧系列技术研究，包括麻醉精准监测、脑积水患病机理探究、早期基因筛查、脑积水客观精准诊断新技术及新型诊疗技术的开发；针对ICU脑创伤患者开发个性化脑灌注治疗技术；针对心脏搭桥手术患者开发脑保护精准技术；针对脓毒症患者开发多器官衰竭预测技术。旨在通过工程技术手段，解决当前麻醉重症遇到的临床诊疗瓶颈问题，为一线医生提供更精准的治疗手段及策略，降低重症死亡率，改善重症患者的预后。

脑科学与神经工程作为新兴的交叉学科领域，应用生命、神经科学与工程学的原理与技术，从分子、细胞、组织、器官、系统到行为，探究大脑高级认知功能的神经机制；融合生命科学、神经科学、工程科学、材料科学、计算机与信息科学等多学科技术手段，瞄向生命体与非生命体之间的人-机交互协同与共融机制，开展新一代脑-机交互与类脑智能全链条研究；突破声、光、电、磁发生原理与多源神经信息耦合的技术瓶颈，创新发展先进神经功能检测、调控基础核心器件与系统。实现神经系统的理解、增强、功能替代与修复等医学工程应用以及人-机补充、控制、协同与共融的转化医学应用。

特种医学聚焦航空、航天等特殊环境条件下作业人群的特有卫生保健需求，解决在实践中涉及到的各种特殊医学问题。从分子、细胞与整体水平，研究特殊环境条件作用于人体所引起的生理及病理变化的现象及规律；研究航空、航天对人体健康的影响机制，以及相应疾患的预防、诊断和治疗；提出防护措施，保障作业人员在健康、安全、舒适的环境下工作，为发展我国航空、航天事业提供相关的医学和生命科学方面的理论和技术保障。

智能医学聚焦大数据、人工智能、5G等前沿技术在医学领域中的融合与应用。以研发高精度、多模态、智能化的磁共振成像技术为支撑，服务于人类脑连接图谱、脑网络与认知功能、神经系统疾病早期诊断；将计算机视觉与CT、MRI、X光、超声、内窥镜等医学影像相结合，研究病灶分割、疾病预测等AI医学影像辅助诊断和智能分析技术；开发先进的生物信息学技术，推动解决大分子药物设计、免疫治疗预测、多组学癌症早期诊断等生物医学问题；探索远程医疗、重大疾病智能健康管理的新模式、新方法，构建智能健康管理体系。

组织工程与再生医学聚焦生物3D打印、器官芯片、人工智能等前沿技术与干细胞精准诱导、神经生物与信息融合（BT-IT融合）等创新理论，研究皮肤、脑等软组织的发育、疾病发展与再生。重点涉及解析组织发育的结构与时空发生规律，研发生物相容性良好、适用于软组织打印的功能性生物墨水，建立生理与病理性皮肤类器官、开发血管化脑类器官、构建脑类器官智能复合体，筛选抑制瘢痕促进难愈性创面闭合的小分子药物，搭建体内外脑类器官BT-IT交互验证平台，实现基于IT调控的脑类器官成熟度提升、基于BT-IT融合的移植宿主脑损伤修复等。