Биогенные органо-неорганические композиты. Изучение органических соединений, ассоциированных с неорганическими веществами биогенного происхождения. Выделение, установление структуры, выяснение физиологической роли, включая синтез аналогов и модельные эксперименты in vitro. Разработка экологически дружественных методов получения композиционных наноматериалов.

Маркеры для мониторинга биохимических процессов. Целенаправленный синтез низко- и высокомолекулярных органических веществ, неорганических наночастиц и композитов для флуоресцентной визуализации клеток и субклеточных органелл. Применение данных соединений при изучении ассимиляции кремния и кальция живыми организмами и построения ими эндо- и экзоскелетов.

Самоорганизация неорганических и композитных наночастиц, контролируемая сборка биоминералов. Математическое моделирование, верификация моделей в экспериментах, выявление роли различных факторов, включая концентрационные градиенты и матричные эффекты.

Создание полимеров, олигомеров и надмолекулярных структур с множественной стимул-чувствительностью (температура, рН, свет).