Традиционно под «умными» подразумевают полимерные системы, чье поведение «программируется» человеком, и которые способны выполнять определенные функции как на макро-, так и на наноуровне. Именно таким системам и посвящена данная работа.
И.И. Потемкиным впервые детально изучено поведение микрогелей, адсорбированных на жидких межфазных границах (типа вода-масло). Впервые была показана возможность смешения двух несовместимых жидкостей внутри микрогелей и возможность получения эффективных микрореакторов, в которых несмешивающиеся реагенты могут вступать в химическую реакцию. Впервые было показано, что если микрогель поместить в асимметричную смесь двух несовместимых жидкостей (одной жидкости существенно меньше, чем другой), то минорная компонента может полностью поглощаться микрогелями, минимизируя контакты с основной жидкостью. Обнаруженный эффект позволит получать материалы, перспективные для очистки воды от органических примесей. Благодаря свой пористости, микрогели могут загружаться лекарственными препаратами, сохраняя свою целостность при движении в кровотоке и взаимодействии с клеткой. Поэтому такие объекты перспективны в качестве наноконтейнеров для адресной доставки лекарств. И. И. Потемкиным впервые было показано, что проникновение микрогеля внутрь клетки посредством эндоцитоза возможно, если микрогель достаточно плотно сшит. В противном случае, он растекается по поверхности мембраны, не проникая внутрь клетки. Многие полимерные клеи являются гидрофобными и токсичными. Для использования клеев в медицине, например, для заживления швов или остановки кровотечений, помимо биосовместимости и гидрофильности, необходимо также избегать ковалентных связей, что будет способствовать росту тканей при заживлении без образования рубцов. Такой клей можно создать на основе коацервата — смеси положительно и отрицательно заряженных макромолекул в водном окружении, которые связываются друг с другом за счет электростатического притяжения. В природе есть множество примеров демонстрации адгезии посредством полиэлектролитных комплексов. Так, например, могут «прилипать» морские моллюски в водной среде. Однако выделение белков из природных источников сложный и малоэффективный процесс, а сила адгезии, обеспечиваемая такими коацерватными комплексами, не всегда достаточна. Природные белки можно заменить искусственными полипептидами, полученными биокомбинаторными методами. В выдвигаемой работе впервые были изучены свойства клеев на основе заряженного полипептида и противоположно заряженных ПАВ. Были изучены как когезия таких материалов, так и их адгезия на разные твердые подложки и живые ткани. Компьютерное моделирование позволило определить влияние длины полипептидов, природы ПАВ и композицию «ПАВ-полипептид» для достижения максимальной когезии. Экспериментальные исследования проводились как in vitro, так и in vivo.
Для получения однородного «гладкого» слоя краски после нанесения ее на поверхность и испарения растворителя (а значит создания красок высокого качества), необходимо предотвратить агрегацию красящих частиц (пигментов) в крупные кластеры в растворе (до покраски). Известно, что амфифильные блок-сополимеры используются для стерической стабилизации коллоидных частиц: нерастворимые блоки адсорбируются на поверхности частиц, а растворимые формируют «щётку», которая препятствует агрегации частиц. Однако конкурирующий процесс мицеллообразования выводит из «игры» значительную долю макромолекул, поэтому для достижения насыщения макромолекулами поверхности частиц нужно либо очень большое время, либо больше полимера, что чревато удорожанием краски (наиболее дорогостоящими являются именно полимерные добавки). Чтобы улучшить эффективность сополимера как стабилизатора, И. И. Потемкиным была предложена модель с подобранной специальным образом первичной структурой, которая обеспечивает макромолекулам низкую агрегационную и высокую адсорбционную способности. Работа в этом направлении была инициирована индустриальным партнером и успешно реализована.