关键科学问题： 1）纳米材料的尺寸形貌与表面缺陷“两性”特征是决定其生物体内电子传递、能量转移和化学转化的核心要素吗？ 2）导致纳米材料容易跨越生物屏障的理化参数是什么？决定纳米材料跨越生物屏障与体内级联演化的化学机制是什么？ 3）如何实时、动态、跨尺度定量测量与追踪体内纳米毒理学效应， ，为纳米毒理学的变革性发展提供科学驱动力。
研究目标： 聚焦纳米毒理学效应的化学本质，拥有中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室、国家药监局纳米技术产品研究与评价重点实验室、生命有机磷化学及化学生物学教育部重点实验室、稀土新材料教育部工程研究中心以及北京分子科学国家研究中心等一流研究平台，。
保证我国在纳米毒理学领域长期以来的领跑地位和绝对话语权，同时，中国科学院院士赵宇亮担任负责人，组成了一支强有力的研究队伍，实现学科之间的强强联合， 国家自然科学基金委员会基础科学中心“纳米毒理化学”项目由国家纳米科学中心牵头，研究团队由5人组成， 本项目将依托于国家纳米科学中心、清华大学、中国科学院化学研究所，以及与所产生的纳米毒理学效应之间的定量关系，探索纳米材料表面缺陷电子、纳米尺寸、纳米表面配体结构等理化因素对其与细胞和生物分子之间的电子转移的影响，清华大学和中国科学院化学研究所共同承担，综合多个单位多领域交叉的学科优势。
如何建立精准定量测量级联生物效应的方法？ 项目组成员：本基础科学中心项目集合了纳米材料毒理学效应的评价、体内实时动态追踪与测量新方法的开发、石墨炔等新材料的设计制备和纳米理论计算等优势研究资源，建立纳米毒理学与纳米安全的“中国标签”原创理论体系。
骨干成员为张洪杰院士、李玉良院士、陈春英院士和施兴华研究员，赵宇亮院士为学术带头人。