Une capsule de médicament navigue dans le sang comme un conteneur miniature. Ses parois sont en polymère, capable de se contracter et de gonfler selon la température. Pour savoir quand la capsule libérera son contenu, il faut connaître la force avec laquelle les molécules du médicament s'accrochent aux parois.
Les chercheurs ont calculé cela sur ordinateur en simulant le comportement de trois molécules : le phénol, le méthane et le médicament anticancéreux 5-fluorouracile. Ils plaçaient chaque molécule soit dans de l'eau pure, soit dans un mélange d'eau et de polymère pNIPAM, et observaient où la molécule se sentait le plus à l'aise. Résultat : le phénol et le médicament préfèrent toujours s'accrocher au polymère, que ce soit à basse ou à haute température. Le méthane, lui, se comporte différemment : à basse température, il reste dans l'eau, mais lorsqu'on chauffe au-dessus de la température critique (environ 32 °C pour le pNIPAM), il rejoint le polymère.
Les chercheurs ont également découvert que le transfert des molécules vers le polymère suit une loi linéaire simple en fonction de sa concentration — comme si le prix augmentait proportionnellement à la quantité de marchandise. Cela simplifie les calculs pour les microgels réels. En utilisant ces données, ils ont prédit qu'un microgel de 50 micromètres de rayon (plus fin qu'un cheveu humain) libérerait le médicament pendant environ 2200 secondes — un peu plus d'une demi-heure. De tels calculs aident à concevoir des patchs intelligents ou des implants qui délivrent le médicament selon un calendrier précis.
Le polymère pNIPAM se contracte brusquement au-dessus de 32 °C, expulsant l'eau — une propriété utilisée dans les lentilles intelligentes et les systèmes d'administration de médicaments.
Dans le film « Le Voyage fantastique », un sous-marin miniature délivre un médicament précisément dans l'organe malade — les microgels modernes font quelque chose de similaire sans équipage.