がん細胞を特異的に認識するタンパク質や核酸といった生体分子を遺伝子工学的手法により作製し、抗がん剤を内包したナノキャリア表面に結合させることで、腫瘍部位への特異的かつ十分な濃度の薬物の送達（Drug targeting）を行う。また、がん組織に集積させた後、生体外からの超音波照射によってナノキャリアから薬剤放出の人為的な制御（Drug release control）を行うと共に、OHラジカルを発生させることで、がんを根絶するドラッグデリバリーシステムを開発する。

　直径500 μm の細胞凝集塊（スフェロイド）を様々な種類の細胞、細胞数比、空間的配置で作成し、その異なるタイプのスフェロイドをマイクロマニュピュレーターで剣山の任意の位置に配置する「剣山メソッド」により、デザイナブルな内部構造を有する三次元組織を作成する。作製した三次元組織それ自体をビルディングブロックとして、更に大きな三次元組織を作成することも試みる。以上を統合し、cm サイズのデザイナブルな三次元組織を高速に構築する技術を開発する。

　ウシの畜産は森林破壊や水資源疲弊につながるといわれる。そこで、ウシ三次元筋組織（ウシ培養肉）の生産に関する基盤技術の開発を行う。ウシの筋線維の元となる筋芽細胞の培地に関しては、安価な基礎培地やウシ血清代替物の開発を行う。また、ウシ筋芽細胞の大量に取得するための懸濁培養法の開発を行う。そして、動物由来の足場タンパク質を用いないウシ三次元筋組織の作製方法の開発を行う。以上により、ウシ畜産に依存しないウシ培養肉を安価に作製する技術を構築する。

　超音波を水中へ照射することにより、反応性に富む活性酸素種の生成や衝撃波が発生することが知られている。二酸化チタン微粒子などの不均一触媒やフェントン試薬のような均一触媒を添加することにより、この超音波照射により生じる活性酸素種や衝撃波の効果が増大することを見出し、有害化学物質の分解処理および有害微生物の殺菌へ応用している。この技術は従来の光触媒反応と比較して、水相中への超音波浸透距離が大きいなどの多くの利点を有しており、画期的な新技術へ発展できる。

　非可食性のリグノセルロース系バイオマスを原料として、燃料や化成品原料を効率的に生産する技術を開発する。特に、木質バイオマスをイオン液体で処理することにより、化学的・物理的に強固な構造を示している植物細胞壁成分であるセルロースと芳香族系化合物の高分子であるリグニンとを常温常圧で前処理することができる。これにより、後の生物反応・化学反応・成形加工プロセスが効率的に進行し、効率的にバイオ燃料やバイオ樹脂そしてバイオ複合材料へと変換することができる。

　CO₂の再資源化を目指し、CO₂とH₂をそれぞれ炭素源およびエネルギー源とした水素酸化細菌の培養によって、食糧・飼料やバイオプラスチックの生産を行う。食糧・飼料の生産としては、培養した微生物をsingle cell proteinについて検討を行う。バイオプラスチックの生産としては、細胞内に蓄積するPHBの生産を検討する。また、微生物電気合成を行うことにより、CO₂と電気から、single cell proteinやPHBの生産を行こともできる。以上により、再生可能エネルギー由来の電力を利用して、CO₂の再資源化を行う。