作为细胞内含量最多的一类生物大分子，蛋白质几乎参与了所有的细胞生理活动，也因此对细胞的命运起着决定性的作用。然而，在大多数情况下，对这些蛋白质的功能和它们之间的相互作用的研究需要在活细胞体内原位进行。为达到这一目的，研究者往往需要在活细胞环境下对特定的生物大分子进行标记或操纵。为了解决这一难题，化学家们发展了生物正交反应(Bioorthogonal Reaction)。在活细胞内对生物大分子进行生物正交反应的关键一环是如何将反应所需的正交官能团特异的引入到目标生物分子当中。报告人的课题组系统地开展了向活细胞体内的蛋白质引入生物正交反应官能团的工作，建立了广泛适用于原核生物和真核生物的普适性基因编码子拓展平台。完成了含叠氮(Azide)，乙炔(Alkyne)、或二氮杂环丙烯(Diazirine)等基团的新型非天然氨基酸的合成和进化识别。在此基础上，他们进一步将这些新颖的非天然氨基酸探针应用到多种生物体系当中，为具体的生物学问题提供了解决方案。