W 1930 r. powierzono mu kierowanie wojskowym laboratorium, w którym prowadzono badania nad szczepionkami i surowicami, zaś w 1933 r. stanął na czele Wojskowego Instytutu Naukowo-Medycznego Armii Czerwonej (od 1934 r. – Instytutu Biotechnicznego Armii Czerwonej), gdzie pracował nad rozwojem broni biologicznej i przeciwdziałaniem jej. Był autorem 20 prac naukowych, zajmował się m.in. powstawaniem i przeciwdziałaniem powstawaniu gangreny, w 1936 r. uzyskał stopień doktora nauk medycznychRównoznaczny habilitacji.. W tym samym roku otrzymał stopień lekarza dywizji (diwwracza).
Aresztowanie, proces i śmierć 6 lipca 1937 r. został aresztowany przez NKWD za sprawą donosów składanych na niego przez komisarza Instytutu Biotechnicznego brigkoma Ilję Lisicyna. Dzień później zatrzymano również jego żonę Zoję Michajłową-Wielikanową, lekarza wojskowego 1 rangi, również pracownicę Instytutu Biotechnicznego i członkinię WKP(b)P. Wieczorkiewicz, Łańcuch..., s. 392.. Iwana Wielikanowa oskarżono o szpiegostwo na rzecz Japonii trwające od 1934 r., a także o udział w wojskowym spisku faszystowskim kierowanym przez Michaiła Tuchaczewskiego (rozstrzelanego, razem z siedmioma innymi wysokimi oficerami Armii Czerwonej, po pokazowym procesie w czerwcu 1937 r.)P. Wieczorkiewicz, Łańcuch..., s. 393.. Zarzucono mu m.in.