Капсула с лекарством плавает в крови, как крошечный контейнер. Её стенки сделаны из полимера, который умеет сжиматься и разбухать от температуры. Чтобы понять, когда капсула выпустит лекарство, нужно знать, насколько сильно молекулы лекарства цепляются за стенки.
Учёные рассчитали это на компьютере, смоделировав поведение трёх молекул: фенола, метана и противоракового препарата 5-фторурацила. Они помещали каждую молекулу то в чистую воду, то в смесь воды с полимером pNIPAM и смотрели, где молекуле «уютнее». Оказалось, фенол и лекарство всегда предпочитают прилипать к полимеру — и при низкой, и при высокой температуре. А вот метан ведёт себя иначе: при низкой температуре он остаётся в воде, а при нагревании выше критической температуры (около 32 °C для pNIPAM) перебирается к полимеру.
Ещё учёные выяснили, что перенос молекул в полимер зависит от его концентрации по простому линейному закону — как будто цена растёт прямо пропорционально количеству товара. Это упрощает расчёты для реальных микрогелей. Используя полученные данные, они предсказали, что микрогель радиусом 50 микрометров (тоньше человеческого волоса) будет выпускать лекарство около 2200 секунд — чуть больше получаса. Такие расчёты помогают создавать умные пластыри или имплантаты, которые дозируют лекарство по расписанию.
Полимер pNIPAM при нагревании выше 32 °C резко сжимается, выталкивая воду, — это свойство используют в умных линзах и системах доставки лекарств.
В фильме «Фантастическое путешествие» миниатюрная подлодка доставляет лекарство точно в больной орган — современные микрогели делают нечто подобное без экипажа.