细胞内有多种重要功能分子，如指导合成端粒DNA重复序列片段的端粒酶、调控生命过程的内源性microRNA、催化不同受体分子与活化的糖连接的糖基转移酶、与肿瘤细胞凋亡密切相关的组织蛋白酶等等。端粒酶不仅参与复制和延长端粒DNA来稳定染色体端粒DNA的长度（2009年诺贝尔生理学与医学奖），在肿瘤细胞中还参与对肿瘤细胞的凋亡和基因组稳定的调控过程，端粒酶的激活和表达程度与肿瘤的发生和转移密切相关，端粒酶调控机制研究有助于相关新靶标的发现和新型抑制端粒酶作用的抗癌药物的研发。microRNA的功能已广为人知，它作为转录因子重要的靶分子在细胞功能调控中发挥核心作用，已成为肿瘤诊断和抑制肿瘤生成与发展的重要研究对象。发展这些功能分子的细胞内原位检测和动态监测方法对于它们的生物功能研究与疾病诊断和治疗具有十分重要意义。
化学化工学院鞠熀先教授研究组针对细胞内功能生物分子原位检测手段缺乏及难以定量的问题，在973计划“仿生分子识别技术在生物医学应用的基础研究”（2010-2014）与国家自然科学基金创新研究群体（2006-2014）和重点项目（2012-2016）等资助下，组成致力于细胞内功能分子的原位检测方法学研究的攻关小组，在细胞内microRNA含量（Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 4607-4612）、细胞内端粒酶活性（J. Am. Chem. Soc. 2013, 10.1021/ja406532e）、细胞膜糖基（J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7224-7225；Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 6465-6468）、细胞内糖基转移酶活性等分析新原理与新方法研究取得重要有实用价值的研究成果。
该课题组在细胞内microRNA的识别、成像和原位检测方面连续构建了聚乙烯亚胺包裹石墨烯纳米带（Biomaterials 2011, 32, 3875-3882）、叶酸功能化的荧光SnO2纳米粒子（Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 4607-4612）和壳聚糖-聚谷氨酸复合物（Plos ONE 2013, 8, e65540），实现了细胞内microRNA与microRNA前体的选择性成像与原位定量。
近期，该课题组设计了一种具有荧光“关-开”功能的响应型多孔硅纳米（MSN）探针，用于细胞内端粒酶的原位成像和定量。该探针用含端粒酶底物序列的单链DNA将荧光素包裹在多孔硅纳米粒子中，并在其孔壁共价固定荧光猝灭剂，形成荧光“关”状态。在端粒酶存在下，端粒DNA序列被延长，形成首尾序列互补的单链DNA，导致两端杂交形成环状结构，使包裹DNA脱离探针表面，释放出探针中的荧光素，使荧光状态转换为“开”。 该方法可以用于细胞内端粒酶的原位定量，通过端粒酶活性的检测区分肿瘤细胞和正常细胞，并监测肿瘤细胞在药物作用下端粒酶活性的动态变化，对肿瘤诊断、治疗以及监测技术的发展都具有实用意义。论文由11级博士生钱若灿和丁霖副教授为共同第一作者，鞠熀先教授为通讯作者完成，于2013年8月26日以通讯形式在《美国化学会志》发表（Ruocan Qian, Lin Ding, Huangxian Ju*, Switchable fluorescent imaging of intracellular telomerase activity using telomerase-responsive mesoporous silica nanoparticle, J. Am. Chem. Soc. 135 (36), 13282-13285 (2013)，DOI: 10.1021/ja406532e）。