Bilayer sheet protrusions and budding from bilayer membranes induced by hydrolysis and condensation reactions
利用粗粒度分子动力学模拟研究了两亲分子水解和缩合反应引起的扁平双层膜和囊泡的形状变化。水解和缩合反应分别导致两亲分子的形成和解离。囊泡的内外小叶之间的不对称反应可以在小叶之间运输两亲分子。结果发现，两个小叶之间的面积差异导致双层片突出（BP）和出芽在低的小泡的减少体积，而BP只发生在高的减少体积。这两种类型的转化的概率取决于与膜相比的周围流体的剪切粘度以及反应速率。较高的周围流体粘度导致更多的BP形成。疏水反应产物的不均匀空间分布形成BP形成的核，并且产物的更快扩散促进BP形成。我们的研究结果表明，在实验中，粘度的调整是重要的控制膜的形状转换。
2018-01-30 cond-mat.soft
Lipid-protein interaction induced domains: kinetics and conformational changes in multicomponent vesicles
蛋白质的时空组织和膜中相关的形态变化在细胞信号传导中具有重要意义。过去已经研究了在低细胞表面浓度下促进蛋白质聚集的几种机制。我们表明，使用蒙特卡罗模拟，蛋白质的亲和力，特定的脂质可以加速其聚集动力学。脂质膜被建模为一个动态三角形的表面与蛋白质定义为在顶点的平面内字段。我们发现，即使在低蛋白浓度下，强的脂质-蛋白质相互作用也会导致大的蛋白质簇，表明脂质介导的信号放大途径。在高蛋白浓度下，结构域形成类似于在脂质-脂质相互作用诱导的相分离中所见的芽。蛋白质相互作用诱导的结构域出芽被抑制时，蛋白质作为各向异性的夹杂物，并表现出非取向秩序。的动力学的蛋白质聚类和由此产生的构象变化被证明是显着不同的各向同性和各向异性的曲率诱导蛋白质。
2018-02-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Polymer Release out of a Spherical Vesicle through a Pore
通过平均首次通过时间方法研究了聚合物在曲面或膜外的迁移。膜曲率对聚合物构象产生约束，这有效地将聚合物驱动到膜外，在膜外聚合物构象波动的可用体积更大。考虑到聚合物从球形囊泡中释放出来，聚合物移位时间$τ$从$R\gg R_G$的$τ\sim L^3$变为$R<R_G$的缩放行为$τ\sim L^2$，其中$L$是聚合物轮廓长度，$R$、$R_G$分别是囊泡半径和聚合物回转半径。还研究了聚合物捕获到球形芽中，并提出了易于捕获的可能装置。
1998-02-10 cond-mat.soft
Morphodynamics of lipid vesicles under osmotic forcing
University of California San Diego（加州大学圣迭戈分校）
该研究通过连续介质模拟揭示渗透压驱动脂质囊泡经历屈曲、平滑和折叠三阶段演化，并预测了屈曲与折叠时间标度，阐明了膜塌缩与内陷的物理机制。
2026-10-01 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Induced stresses in quasi-spherical elastic vesicles: local and global Laplace-Young law
在弹性球膜上，不存在由弯曲能引起的应力，相应的Laplace-Young定律不涉及弹性弯曲刚度。然而，当考虑一个轴对称的扰动，捏球，它会导致非平凡的应力在整个膜。在本文中，我们引入了一个理论框架来研究由球周围的几何扰动引起的应力。我们发现当地的平衡力方程沿法线方向的囊泡，并沿单位副法线，切线的膜;同样，闭环上的全局平衡力方程也进行了检查。我们分析了应力的分布在膜上的萌芽过渡发生。对于封闭的膜，我们得到修改后的杨-拉普拉斯定律，出现作为这种扰动的后果。
2018-08-08 cond-mat.soft
Accurate determination of elastic parameters for multi-component membranes
由于共存的脂质相在细胞膜中的异质性已被证实在细胞信号传导和膜运输中起主要的功能作用。因此，多相系统的材料性质，如线张力和弯曲模量，是至关重要的动力学和相分离的渐近行为。在这封信中，我们提出了一个分析和实验相结合的方法来确定相分离囊泡系统的性能。首先，我们开发了一个分析模型的弱芽双相囊泡的囊泡形状。随后，囊泡形状和膜波动的实验数据，并比较模型。结合的方法允许一个可重复的和可靠的测定复杂囊泡系统的物理参数。所获得的参数设定了活细胞质膜中纳米域的大小和稳定性的限制。
2007-06-28 cond-mat.soft
Domain Growth, Budding, and Fission in Phase Separating Self-Assembled Fluid Bilayers
本文系统地研究了自组装多组分双层流体囊泡和开放膜的相分离动力学。我们使用大规模的耗散粒子动力学明确占溶剂，从而允许流体力学和面积体积约束的影响进行数值研究。在不对称的脂质组合物的情况下，我们观察到的制度对应于合并的平补丁，出芽，囊泡和合并的帽子。面积-体积约束和流体动力学对这些区域和它们之间的交叉有很大的影响。在对称混合物的情况下，不管面积与体积比，我们观察到的增长制度的指数为1/2。在具有对称组成的开放膜的情况下也发现了相同的指数。
2006-02-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Theoretical study of vesicle shapes driven by coupling curved proteins and active cytoskeletal forces
真核细胞具有灵活的形状，根据细胞执行的功能动态变化。使细胞膜变形为所需形状的一种机制是通过表达弯曲的膜蛋白。此外，这些弯曲的膜蛋白通常与细胞骨架的募集有关，然后细胞骨架施加使膜变形的主动力。曲率和活性之间的这种耦合先前在小变形和低维度的线性极限中进行了理论探索。在这里，我们探讨了不受限制的形状的囊泡，含有活性弯曲膜蛋白，在三维空间，使用蒙特卡罗数值模拟。蛋白质的活性是以向外推动膜的膨胀力的形式，这可能是由于在膜附近发生的肌动蛋白或微管聚合而引起的细胞骨架。对于具有各向同性凸形状的蛋白质，额外的膨胀力增强了它们聚集并形成膜突起（芽）的趋势。此外，我们还发现了另一个从项链型聚集体的变形球体到扁平煎饼状囊泡的过渡，其中弯曲的蛋白质排列在外边缘。第二次转变是由主动力驱动的，再加上自发弯曲，由此产生的配置可能有助于了解粘附和运动细胞的板状伪足的组织。
2018-12-03 cond-mat.soft physics.bio-ph
Challenges in theoretical investigations on configurations of lipid membranes
本文综述了脂膜构型理论研究的一些重要成果，并提出了该领域的一些挑战，包括：（i）脂囊泡形状方程的精确解;（ii）开放脂膜控制方程的精确解;（iii）两相囊泡在出芽状态下的颈条件;（iv）膜弹性的非局部理论;（v）对称性与自由能大小的关系。
2013-01-24 cond-mat.soft math-ph math.DG
On the formation of caveolae and similar membrane invaginations
我们研究了一个物理模型的形成芽状内陷的流体膜张力下，并将此模型应用于小窝的形成。我们证明，萌芽可以驱动膜结合的夹杂物（蛋白质），只要他们施加不对称的力量，引起弯曲力矩的膜。特别是，小窝的形成可能不一定需要细胞骨架施加力。我们的理论模型是能够解释实验观察到的小窝，在小窝蛋白家族的蛋白质在小窝芽的形成中发挥了至关重要的作用的几个功能。这些包括（i）形成大小在100 nm范围内的小窝芽（ii）预期芽形状的相当大的变化（iii）某些N和C末端缺失突变体导致大一个数量级的囊泡。最后，我们讨论了可能的起源的形态条纹上观察到的小窝的表面。
2003-01-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Numerical computations of the dynamics of fluidic membranes and vesicles
囊泡和许多生物膜由两个单层脂质分子组成，形成封闭的脂质双层。囊泡的动力学行为非常复杂，并且出现多种形式和形状。脂质双层可以被认为是一种表面流体，因此控制方程的演变包括表面（Navier-Stokes方程，其中特别是考虑到膜粘度。这种演变是由膜的曲率弹性产生的力驱动的。此外，表面流体方程耦合到体（Navier-Stokes）方程。我们引入了一个参数有限元方法来解决这个复杂的自由边界问题，并提出了第一个三维数值计算的基础上，充分（Navier-Stokes系统为几种不同的情况。例如，膜的粘度，自发曲率和面积差弹性（ADE）的影响进行了研究。特别是，事实证明，即使在本体流体之间没有粘度对比的情况下，也可以通过增加膜粘度来获得从罐踩踏到翻滚的转变。除了经典的坦克踩踏和翻滚运动，另一种模式（称为过渡模式在本文中，但最初称为摆动呼吸模式，后来也称为颤抖，过渡和摆动模式）分离这些经典模式出现，并由我们进行了数值研究。我们还研究了ADE和自发曲率模型中的平衡形状的特征，如萌芽行为或海星形式，在剪切流中的行为。
2015-10-27 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Bending models of lipid bilayer membranes: spontaneous curvature and area-difference elasticity
我们预设了一个计算研究的弯曲模型的曲率弹性的脂双层膜，是相关的模拟囊泡和红细胞。我们计算弯曲能量和力的三角形网格和评估和扩展四个完善的计划，他们的近似：坎特和纳尔逊1987年，物理修订A 36，4020，Jülicher 1996年，J物理II法国6，1797年，Gompper和Kroll 1996年，J物理I法国6，1305，和迈耶等。等，2003年，在可视化和数学III，Springer，第35页，被称为A，B，C，D。我们提出了一个比较研究，这四个计划的最小弯曲模型，并提出扩展方案B，C和D。这些扩展将参考状态和非本地能量占自发曲率，双层耦合，和面积差弹性模型。我们的研究结果表明，所提出的扩展增强模型，以考虑形状变换，包括出芽/囊泡以及非轴对称形状。我们发现，扩展方案B是优于其余的准确性，鲁棒性以及简单的实施。我们证明了该计划的能力，包括几个基准问题的出芽囊泡的过程和再现的相图的囊泡。
2019-05-01 cond-mat.soft cs.CE math.DG
Membrane tension is a key determinant of bud morphology in clathrin-mediated endocytosis
在网格蛋白介导的内吞作用（CME）中，网格蛋白和各种衔接蛋白包被一片质膜，这片质膜被重塑以形成出芽囊泡。实验研究表明，膜张力升高可以抑制芽形成的网格蛋白外套。在这项研究中，我们研究了膜张力的影响，通过模拟网格蛋白外套，无论是增长面积或逐步诱导更大的曲率的膜出芽的力学。在低膜张力下，逐渐增加曲率生成涂层的面积导致膜从平坦形态平滑地演变为出芽形态，而膜在高膜张力下保持基本平坦。有趣的是，在生理学相关的中间膜张力下，膜的形状演变经历突变不稳定性，其中增加的被毛面积导致膜从开放的U形芽“突变”为闭合的$Ω$形芽。这种不稳定性伴随着一个大的能量屏障，如果额外的涂层的结合能不足以克服这个障碍，这可能会导致一个发展中的内吞坑停止。对于恒定面积的涂层，发现了类似的结果，其中自发曲率逐渐增加。此外，芽上的拉力，模拟肌动蛋白聚合的力，足以驱动从开放到闭合的芽的转变，克服与这种转变相反的能量屏障。
2016-04-28 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Driving a stimuli-responsive wedge in the packing of phospholipid membranes using bolaamphiphile intercalants
本研究通过多种实验手段探究 bola 两亲性分子对磷脂膜的影响，发现其 pH 依赖性相互作用可驱动膜形态重塑，揭示了分子堆积扰动向全局形态变化的转化机制，为膜环境适应性研究提供新见解。
2025-08-25 cond-mat.soft
Pattern Formation in Reaction-Diffusion System on Membrane with Mechanochemical Feedback
在活细胞中，生物膜的粘附是动态调节的。虽然蛋白质在热平衡下的膜变形已经被广泛研究，但非平衡动力学的研究要少得多。最近，化学反应的传播已被实验观察到质膜。因此，重要的是要了解如何在可变形弯曲膜上修改反应扩散动力学。在这里，我们研究了非平衡态斑图形成的膜变形和化学反应之间的机械化学反馈引起的囊泡，使用动态三角形膜模拟结合的mixselator模型。我们发现，膜变形的变化稳定的模式相对于那些发生在一个不变形的曲面上，由线性稳定性分析确定。我们进一步发现，出芽和多纺锤体的形状诱导图灵模式，我们还观察到从振荡模式到稳定的斑点模式的过渡。我们的研究结果表明，在变形膜上的斑图形成的机械化学反馈的重要性。
2020-11-02 cond-mat.soft physics.bio-ph
