细胞是生命存在的基本单元，胞内活性分子的表达、传递与相互作用与细胞增殖、分化、凋亡等过程密切相关。因此，探究胞内分子的时空动态变化，对解析生命过程，提升疾病诊疗水平具有重要意义。该成果针对细胞复杂环境内目标种类多、空间定位分辨率低、分子动态信息获取困难等关键科学问题，围绕功能核酸的程序化设计、组装与调控开展了深入系统的研究，提出“核酸编码”新理念，为细胞内特定生物分子的浓度分布、作用区域和时空变化研究提供更准确、灵敏的分析检测方法，取得的主要创新性成果如下：1）创建具有荧光组合编码功能的框架核酸结构，突破传统信号种类不足的限制，攻克荧光成像通量低的重大难题；2）提出DNA邻近编码策略，利用亚纳米可调的DNA探针邻近结合编码，扩增成像纳米间距的邻近核酸，突破间距小于20 nm的核酸检测瓶颈；3）开发碱基转化区分的核酸编码技术，突破核酸扩增仅能检测序列的长期局限，利用代谢标记监测分子信息的动态变化。相关成果发表在Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Edit等权威期刊，引发国内外同行的广泛关注与大量跟进研究，形成了相关研究新方向，有力推动了分析化学学科的发展。成果主要完成人承担了国家自然科学基金杰出青年项目、面上项目，陕西省杰出青年科学基金等多个国家及省部级科研项目。成果主要完成人包括中国科学院院士1人，国家青年人才获得者1人，陕西省青年科技新星1人，陕西省普通高校青年杰出人才1人，西安交通大学领军学者计划获得者1人、西安交通大学青年拔尖人才支持计划A类获得者1人等多位优秀人才。