Mirkin gilt als Entdecker der kugelförmigen Nukleinsäuren (SNAs).
Er hat über zwei Jahrzehnte die architektonischen Besonderheiten dieser Materialien entworfen und konstruiert, um ihre neuartigen Struktur-Funktions-Beziehungen im Rahmen der Materialtechnik, der extra- und intrazellulären Molekulardiagnostik, der Genregulation und der Immunmodulation zu definieren.
SNAs haben zahlreiche kommerzielle Produkte in den Biowissenschaften, Biomedizin, Biotechnologie und Pharmakologie bis heute, darunter eines der ersten FDA-gereinigten, menügesteuerten, Point-of-Care medizinischen Diagnosesysteme, Plattformen, die in der Lage sind, den genetischen Inhalt zu analysieren, ermöglicht von einzelnen lebenden Zellen und Strukturen, die für die Behandlung von Hauterkrankungen und Krebserkrankungen über die Genregulation und die immunomodulatorischen Wege außerordentlich nützlich sind.
Ebenso bemerkenswert ist Mirkin für seine Erfindung und die Entwicklung von Dip-Pen-Nanolithographie (DPN) und verwandten freitragenden, Rastersonden-basierten Nanopatterning-Methoden, die für die Herstellung von kundenspezifischen Substraten verwendet werden können, die mit nanoskaligen Merkmalen über großflächig verziert sind.