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藥物化學研究方向以基于蛋白靶點結構的藥物分子設計為基礎，結合計算機輔助的藥物分子設計，重點針對天然產物為資源進行先導化合物的篩選，運用全合成或半合成手段，對藥物分子結構進行優化與修飾，確立構效關系并開展臨床前研究，目標為篩選出藥效明確、作用機制清晰的候選藥物。

通過學科建設，緊緊把握化學藥物研究領域發展的趨勢，以源頭創新為特色，以省部級重點實驗室為核心的科學研究、技術創新和成果轉化基地，獲得一批高水平、具有國際影響力和具有自主知識產權的科研成果；培養和造就一支以學術大師、高素質學科帶頭人為核心、中青年學術骨干為基礎的學術隊伍和創新團隊，打造達到國內先進水平并具有較高的國際影響力的藥物化學學科。

此學科方向上已經凝聚了一支高水平的人才隊伍，現有教師15人，其中，王鵬（長江學者，國家“****”首批入選者）、李月明、陳悅、梁廣鑫、王哲、田紅旗6名教授和沈杰、王彬、徐峰、張煒程、趙煒4名副教授，他們中大部分都曾在海外大型醫藥公司工作，擁有多年新藥研發的實際經驗，能夠準確的把握國際新藥研發方向。目前藥物化學學科方向上已承擔并完成了多項國家和省部委的新藥研究課題，如科技部973項目，國家自然基金項目、國家自然科學基金青年基金及天津市科委資助項目等。