1979年09月至1983年07月，就讀于上海鐵道大學（現(xiàn)同濟大學）電氣工程系電氣工程專業(yè)，畢業(yè)并獲得學士學位。
1983年07月至1986年12月，擔任鐵道部資陽內燃機車廠柴油機分廠助理工程師。
1986年12月至1995年12月，擔任西南政法大學司法鑒定中心助理工程師。
1988年03月至1989年03月，擔任英國思克萊德大學化學系訪問學者。
1989年03月至1992年10月，就讀于英國思克萊德大學化學系法醫(yī)科學專業(yè)，畢業(yè)并獲得博士學位。
1992年11月至1993年03月，在英國思克萊德大學化學系司法醫(yī)科專業(yè)從事博士后研究工作。
1993年04月至1994年11月，在英國阿伯丁大學分子及細胞生物學系從事博士后研究工作。
1994年11月至1996年06月，在美國賓夕法尼亞大學病理及實驗室醫(yī)學系從事博士后研究工作。
1996年06月至1996年11月，擔任美國賓夕法尼亞大學醫(yī)學院研究助理教授。
1996年12月至1999年03月，擔任美國Nanogen公司資深科學家暨工程師、首席科學家暨工程師及首席研究員，美國AVIVA公司技術總監(jiān)。
1999年03月，擔任清華大學生物醫(yī)學工程系講席教授、博士生導師。
2000年09月，擔任生物芯片北京國家工程研究中心主任。
2009年，當選為中國工程院院士。
2015年，當選為國際歐亞科學院院士。
2019年，被聘為中國醫(yī)學科學院學部委員。
2020年，當選為中國中醫(yī)科學院學部委員。
2024年03月，當選美國醫(yī)學與生物工程院會士。
2003年，獲“全國留學回國人員先進個人”稱號。
2004年，獲“杰出青年成果轉化獎”。
2004年，獲“中國青年科技獎”。
2008年，獲第一屆“談家楨生命科學獎（創(chuàng)新獎）”。
2008年，獲“何梁何利基金科學與技術創(chuàng)新獎（青年創(chuàng)新獎）”。
2010年，獲首屆中國留學人才歸國創(chuàng)業(yè)騰飛獎“十大杰出人物”稱號。
2014年，獲“中國科學年度新聞人物”稱號。
2014年，獲第十屆“光華工程科技獎（工程獎）”、首屆“中國杰出工程師獎”。
2016年，獲第九屆“談家楨生命科學獎（成就獎）”。
2016年，被評為“北京十大榜樣”。
2018年，獲中國出生缺陷干預救助基金會“科學技術獎”、首屆“轉化醫(yī)學杰出貢獻獎”。
2020年，獲“北京市抗擊新冠肺炎疫情先進個人”、第二屆“全國創(chuàng)新爭先獎”。
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