光电传感与生命分析教育部重点实验室围绕现代分析化学领域的关键科学问题，结合医养健康等方面的重大社会需求，在分析化学、生命科学、材料科学等多学科交叉的领域开展基础应用研究。实验室针对不同的生命分析对象和研究目的，采用光、电等现代化技术，设计、构建生物传感器件和分析检测体系，形成了4个特色鲜明而又密切联系的研究方向，包括电化学分析与生物传感、生命体系光谱分析、生命分析基质材料与探针设计合成以及分析装置与器件研发。
（1）电化学分析与生物传感：
围绕生化分析研究主题，采用电化学及光致电化学技术，发展电化学分析新方法和新体系，研发新型的生物传感器。主要研究内容包括新型纳米生物复合材料修饰电极的制备，抗污染电化学生物传感器研发，以及光致电化学传感器构建等。
（2）生命体系光谱分析：
采用荧光、拉曼、紫外可见光以及激光共聚焦荧光等光谱分析手段，对生命体系中的离子及自由基、小分子、蛋白质、核酸以及细胞等进行光学及成像分析。主要研究内容包括基于量子点、纳米簇、二维材料等纳米材料的荧光分析，基于新型探针的表面增强拉曼光谱分析，化学发光和电致化学发光分析，以及细胞与活体成像分析等。
（3）生命分析基质材料与探针设计合成：
围绕生命分析的需求，以提高光电传感的灵敏度、选择性和准确性等为目标，基于物质成分、结构与性能的关系，设计合成新颖的生命分析体系基质材料和检测探针。主要研究内容包括生物相容性有机、无机、高分子材料的设计合成及其在生化分析体系和传感器件构建中的应用，以及新型荧光探针、拉曼探针、电化学探针等分析测试探针的设计、合成与应用。
（4）分析装置与器件研发：
基于实际应用的需要，结合新开发出的分析方法和技术，研发新型的分析装置及检测器件，致力于提高分析检测的时效性、自动化程度和实用性。主要研究内容涉及可穿戴生物传感器、便携式在线分析器件以及一体化的分析检测装置等，包括其中应用到的高效高能电池、电源等的研发。