膜粘附和结构域形成

膜中粘附诱导的侧向相分离

Adhesion-Induced Lateral Phase Separation in Membranes

使用现象学模型研究膜之间的粘附，其中膜间距离与膜上的粘附分子的浓度相耦合。该模型适用于两个柔性膜的粘附和一个柔性膜到第二膜上的粘附，第二膜支撑在固体基底上。我们主要考虑的情况下，贴纸分子形成桥梁，并直接粘附到两个膜。计算的平均场相图显示的转变温度的上移表明，在膜中的横向相分离是由于耦合效应增强。因此，粘附诱导的横向相分离的可能性进行了预测。对于一个特定的参数选择，该模型表现出三临界行为。我们还讨论了非单调的形状发生时，横向相分离的膜间距离。膜间距离松弛到具有两个对称过冲的体积值。也考虑由其他类型的贴纸介导的粘附。

膜粘附结构域的粗粒度分子模拟

Coarse grained molecular simulations of membrane adhesion domains

我们使用粗粒的支持脂质双层分子模型来研究粘附域的形成。我们发现，这一过程是一个一阶相变，触发的组合成对的短程吸引力之间的相互作用的粘附键和多体Casimir的相互作用，介导的膜的热波动。模拟结果显示了良好的协议与最近提出的威尔-Farago 2D晶格模型，其中占据和空的网站分别代表，粘附键和未结合的膜段。第二个相变，到六角相，观察到的粘合键之间的吸引力进一步加强时。

膜粘附中配体-受体键的稀域和密域共存

Coexistence of dilute and densely packed domains of ligand-receptor bonds in membrane adhesion

我们分析了介导生物模型膜粘附的配体-受体键的微域的稳定性。在评估了膜波动对单键结合亲和力的影响后，我们通过理论手段表征了结构域内的键的组织。在一个大的参数范围内，我们发现通常建议的密集包装分离的自由能垒的制度，其中债券稀疏分布。如果债券是流动的，这两种制度的共存应该出现，这与最近的实验观察。

通过竞争性受体/配体键的膜粘附

Membrane adhesion via competing receptor/ligand bonds

生物膜的粘附受各种类型的受体和配体分子控制。在这封信中，我们提出了一个弹性力学模型的膜，通过两个不同长度的受体/配体键相互作用。我们表明，膜的平衡相行为是由一个有效的双阱势。两个势阱的深度取决于受体和配体的浓度和结合能。对于小的潜在深度，膜是未结合的，而对于较大的潜在深度，膜是结合的。在结合状态下，受体/配体键的长度错配可导致横向相分离。我们推导出明确的标度律的临界点的非结合和相分离，并确定前因子与Monte Carlo结果进行比较。

应力和受限膜中粘附域的形成

Formation of adhesion domains in stressed and confined membranes

连接脂双层与下层表面的粘附键可能经历由它们之间的短程吸引势和平均力的长程波动诱导势之间的相互作用引起的缩合转变。在这里，我们使用计算机模拟的粗粒度的支持脂质双层的分子模型来研究这种转变，在封闭的膜，并在膜进行非零的表面张力。我们的研究结果表明，限制可能会改变显着的凝聚过渡的粘附键，而表面张力的应用程序有一个非常小的影响it.We还调查域的形成在膜负张力下，在自由膜，导致膜热波动的幅度增强。我们的研究结果表明，在支撑膜，这种负表面张力的波动谱的影响在很大程度上消除了由混合熵的粘合键的压力。

具有竞争性特异性和通用相互作用的膜的粘附

Adhesion of membranes with competing specific and generic interactions

从理论上研究了与平面基底或第二膜接触的仿生膜。膜包含被第二表面吸引的特定粘附分子（粘着剂）。在没有贴纸的情况下，膜和第二表面之间的反式相互作用被假定为在短的分离是排斥的。结果表明，特定的吸引力和通用的排斥相互作用的相互作用，可以导致形成的势垒。该屏障在结合和未结合的膜段之间诱导线张力，这导致粘附期间的横向相分离。粘附诱导相分离的机制是相当普遍的，这是通过考虑两种不同的情况下，涉及：（一）贴纸与线性吸引力的潜力，和（二）贴纸与短程方势阱。在这两种情况下，膜波动降低了势垒，因此，减少相分离的趋势。

基底结构对膜粘附力的影响

The Influence of Substrate Structure on Membrane Adhesion

我们考虑一个膜弱和强粘附到一个几何结构的基板。通过Deryagin近似，假设相互作用势是局部的，并且是谐波的。因此，我们可以分析描述各种不同的几何形状：以及随机粗糙的自仿射表面，光滑的基板中断的孤立的圆柱形坑，一个单一的细长沟槽或沟槽的周期性阵列进行了研究。我们提出了更一般的表达式的粘附能和膜配置在傅立叶空间，并发现，与平面表面相比，粘附能降低。我们还强调过冲发生在膜轮廓的可能性，看看它的程度渗透到表面压痕。

多种膜连接的粘附诱导相分离

Adhesion-induced phase separation of multiple species of membrane junctions

提出了一种理论的膜连接分离诱导的两个仿生膜，包含两种不同类型的锚定连接（受体/配体复合物）之间的粘附。分析表明，几种机制有助于膜连接分离。这些机制包括（i）1型和2型连接之间的高度差是驱动连接分离的主要因素，（ii）当1型和2型连接具有不同的抗拉伸和压缩的刚度时，“较软”的连接是“受欢迎”的种类，并且可发生较软连接的聚集，（iii）膜的弹性介导结之间的非局部相互作用，（iv）膜的热激活形状波动也通过诱导结之间的另一非局部相互作用和重新归一化结的结合能而有助于结分离。这些机制的组合效果是，当结分离发生时，系统分离成具有不同的相对和总结密度的两个域。

支撑膜中粘附点的统计热力学

Statistical thermodynamics of adhesion points in supported membranes

支撑脂质膜是研究细胞膜性质和膜介导过程的有用和重要的模型系统。支撑膜的一个有吸引力的应用是显示出良好定义的粘附特性和受体密度的体模细胞的设计。膜的粘附可以通过特异性和非特异性相互作用来实现，并且通常需要许多粘附键聚集成“粘附域”。聚集过程的早期阶段的一个潜在介体是由膜热波动引起的粘附位点之间的Casimir型力。在这篇综述中，我将提出一个理论分析波动诱导的粘附点在支撑膜聚集。我将首先讨论一个单一的附着点上的膜的热涨落的频谱的影响，从附着点的自由能成本将被推导出来。然后，我将分析具有两个粘附点的支撑膜的问题。使用缩放参数和蒙特卡罗模拟，我将证明，两个附着点通过一个无限长的范围内的有效潜力，增长与对距离的相互吸引。最后，我将讨论涨落引起的相互作用的多体性质。我将表明，虽然这些相互作用本身是不足以允许形成的聚集集群，他们大大降低了剩余的相互作用所需的强度，以促进团簇形成。具体地，对于通过短程吸引势相互作用的粘附分子，聚集所需的直接相互作用的强度降低约两倍至低于热能$k_BT$。

随机钉扎限制了膜粘附域的大小

Random pinning limits the size of membrane adhesion domains

描述膜的特定粘附力的理论模型预测（对于某些参数）键进入粘附域的宏观相分离。我们表明，这种行为是从根本上改变，如果膜是钉随机由于，例如，将细胞膜固定在细胞骨架上的蛋白质。局部限制膜高度波动的扰动诱发无规场型的淬火无序。这严格地防止了根据Imry-Ma论证[Y. Imry和S. K. Ma，Phys. Rev. Lett. 35，1399（1975）]。我们对随机场无序的预测来自分析计算，并在大规模蒙特卡罗模拟中得到了惊人的证实。这些模拟是基于一个有效的复合蒙特卡罗移动，从而膜的高度和键的自由度在一个单一的移动同时更新。这一举措的应用也应该证明对其他系统是有益的。

膜的比粘附力：有效键格子气的映射

Specific Adhesion of Membranes: Mapping to an Effective Bond Lattice Gas

我们从理论上考虑特定的粘附波动膜硬基板通过连接到基板和膜中的配体之间的受体形成键。通过整合出的膜形状的自由度，我们表明，在生物学相关的限制特定的粘附是很好地描述了一个格子气模型，其中晶格位点对应于债券网站。我们推导出一个显式表达式的膜的热波动引起的有效键相互作用。此外，我们比较我们的格子气模型的动力学蒙特卡罗模拟与全动态模拟，考虑到膜的形状波动和受体和配体之间的反应在键合位点。我们表明，一个适当的映射的高度依赖的结合和非结合率在充分的计划率的格子气模型导致良好的协议。

受限膜的粘附动力学

Adhesion dynamics of confined membranes

我们报告的动力学模型的限制脂质膜。我们推导出一个润滑极限下的薄膜模型，它描述了一个在两个粘性壁之间具有弯曲刚度的不可伸展的液膜。所得方程与Swift-Hohenberg模型有相似之处。然而，不可伸展性是由依赖于时间的非局部张力所强制的。根据系统中可用的过量膜面积，从模型的数值解中发现三个不同的动力学区域，表示为A、B和C。在方案A中，具有小的过量面积的膜形成平坦的粘附域并冻结。这种冻结解释的曲率驱动的畴壁运动的有效模型。在Swift-Hohenberg方程中，非局部膜张力趋于负值，对应于平坦畴壁的线性稳定阈值。在制度B中，具有中间过量区域的膜表现出无限粗化，同时存在平坦粘附域和褶皱域。张力趋于Swift-Hohenberg方程中的平坦畴壁的非线性稳定阈值。在状态B中，系统被褶皱相覆盖的部分随着过量面积线性增加。在方案C中，具有大的多余面积的膜完全被冻结的皱纹图案覆盖。随着多余面积的增加，张力增加，褶皱的波长减小。对于大的膜面积，存在到褶皱的极值与壁接触的状态的交叉。在所有的制度后，一个初始的瞬态，强大的本地化结构的形式，导致一个确切的保护粘附域的数量。

熵驱动的支撑膜粘附点聚集

Entropy driven aggregation of adhesion sites of supported membranes

本文用平均场计算和格子气模型的蒙特卡罗模拟方法研究了双层膜与支撑平面的粘附点分布。我们的模型占的多体字符的吸引力之间的相互作用引起的膜的热波动的粘附点。我们发现，虽然波动介导的相互作用本身是不足以让聚集域的形成，它们大大降低了直接相互作用所需的强度，以促进团簇形成。具体地，对于通过短程吸引势相互作用的粘附分子，聚集所需的直接相互作用的强度降低约两倍至低于热能$k_BT$。

膜间蛋白质介导的相互作用的多尺度方法--放射状生长粘连中的微观和宏观动力学

Multiscale approaches to protein-mediated interactions between membranes - Relating microscopic and macroscopic dynamics in radially growing adhesions

导致两个或更多个细胞膜偶联的大分子络合是细胞的许多生物功能中的关键步骤。虽然其他机制也可能发挥作用，但粘附总是涉及可变形膜的波动，蛋白质的扩散以及分子结合和解结合。由于这些随机过程耦合在众多的时间和长度尺度，膜粘附的理论建模一直是一个重大的挑战。在这里，我们提出了一个有效的Monte Carlo计划内的膜的影响被集成到本地的分子识别率。在蒙特卡洛方法的后一步，使我们能够模拟成核和生长的粘附域在一个系统的细胞的大小为几十秒，而不损失的准确性，如所示的比较$10^6$倍更昂贵的朗之万模拟。为了进行这种验证，Langevin方法被增强以明确地模拟蛋白质的扩散，以及反应动力学和膜动力学。我们使用Monte Carlo方案获得更深入的了解实验观察到的微米尺寸的粘附域的径向生长，并连接域的增长到底层的微观事件的有效速率。因此，我们证明，我们的技术产生详细的信息，蛋白质转运和膜中的络合，这是一个基本的一步，了解更复杂的膜相互作用的细胞环境。

皮层粘附与膜弯曲之间的相互作用调控微粒形成

Interplay between cortical adhesion and membrane bending regulates microparticle formation

本研究构建生物物理模型，揭示膜-皮层连接是微粒形成的关键，其力学参数与磷脂酰丝氨酸翻转动力学共同决定质膜向外出芽的力学相空间。

曲率诱导的细胞黏附蛋白聚集

Curvature-induced clustering of cell adhesion proteins

本研究通过理论分析揭示细胞黏附蛋白在中等黏附与曲率感知强度下因膜曲率—蛋白密度反馈而发生聚集，并阐明其与既有倾斜诱导梯度感知机制的关键区别。

涨落诱导的支撑膜粘附点间的引力

Fluctuation induced attraction between adhesion sites of supported membranes

我们使用标度参数和粗粒度的蒙特卡罗模拟来研究波动介导的双层膜和支撑表面的一对粘附位点之间的相互作用。我们发现平均力势是一个无限长的吸引势，它随对距$r$：$ϕ(\vec{r})/k_BT=c\ln r$而增长，其中常数$c=2$和$c=1$分别适用于无应力和有应力的膜.当除了排除体积排斥之外，膜还通过高度依赖的吸引势与下面的表面相互作用时，在大的对距离处屏蔽势$ϕ(\vec{r})$。

Switchable Wetting of Stimulus Responsive Polymer Brushes by Lipid Vesicles: Experiments and Simulations

We grafted polyacrylic acid brushes containing cysteine side chains at a defined surface density on planar lipid membranes. Specular X-ray reflectivity data indicated that the addition of Cd2+ ions induces the compaction of the polymer brush layer and modulates the adhesion of lipid vesicles. The critical threshold level inducing the switch from non-wetting to partial wetting state, [Cd2+] = 0.25 mM, was determined by microinterferometry. The interactions between vesicles and brushes were evaluated by height fluctuations of the membrane in contact with brushes and the shape of vesicles near th…

膜粘附受体的结合协同性

Binding cooperativity of membrane adhesion receptors

细胞的粘附是由锚定在相对膜上的受体和配体介导的。一个中心问题是如何表征这些膜锚定分子的结合亲和力。对于可溶性分子，结合亲和力通常通过结合复合物的体积浓度[RL]与未结合分子的体积浓度[R]和[L]之间的线性关系[RL] = K3 D [R][L]中的结合平衡常数K3 D来定量。对于膜锚定分子，通常通过类比假设结合复合物的面积浓度[RL]与未结合受体和配体分子的面积浓度的乘积[R][L]成比例。我们在这里显示（i），这种类比是唯一有效的两个平面膜固定在刚性表面上，和（ii）的热粗糙度的柔性膜导致受体和配体的合作结合。在柔性膜的情况下，对于细胞粘附区中受体和配体的典型长度和浓度，受体-配体键的面积浓度[RL]与[R][L]的平方成比例。合作结合有助于理解为什么不同的实验方法来测量膜锚定分子的结合亲和力导致了几个数量级的差异值。

受限膜动力学中的冻结态和有序-无序转变

Frozen states and order-disorder transition in the dynamics of confined membranes

采用二维流体力学模型研究了两个可渗透壁之间的膜的粘附动力学。膜形态分解成上壁和下壁上的粘附片，并且服从类似于相分离动力学的非线性演化方程，已知这导致粗化，即粘附片的无限生长。然而，由于膜的抗弯刚度，系统向冻结状态演化而不粗化。当增加壁的渗透性时，这种冻结状态表现出有序-无序转变。

化学结构和粗糙表面上的支撑膜

Supported Membranes on Chemically Structured and Rough Surfaces

我们提出了一个一般的线性响应描述膜粘附在粗糙或化学结构化的表面。我们的方法占非本地范德华效应，并包含更近似（和本地）Deryagin方法在一个简单的限制。专门支持膜，我们认为基板结构上的膜粘附能和配置的影响。对于粗糙的基材，粘附力通常不太有利，并且膜形状倾向于遵循表面轮廓。然而，化学图案化有利于膜结构与表面结构异相的粘附。最后，考虑到表面缩进的“V”形沟槽，我们表明，我们的方法是在公平的协议与精确的数值解。

干涉显微术灵敏检测囊泡超弱粘附状态

Sensitive detection of ultra-weak adhesion states of vesicles by interferometric microscopy

我们已经使用了反射干涉对比显微镜（RICM）的原始分析，以检测糖脂囊泡和凝集素包被的基板之间的超弱特异性相互作用。在接触区中的膜的高度波动，观察与高照明孔径的膜的轮廓和膜-基板的距离定量确定使用新的分析，它占多个接口和多个入射光线。我们证明了RICM理论的这种改进版本是必要的，特别是在中间膜-基底距离（30 nm）的情况下，并有助于区分超弱相互作用和纯引力沉降

粘附键向细胞边界的熵吸引

Entropic attraction of adhesion bonds toward cell boundaries

膜和表面之间的粘附键通过有效的相互作用相互吸引，其起源是由于粘附键附近的膜热波动的幅度减小而导致的熵损失。这些波动引起的相互作用也被预期驱动粘附键朝向细胞的边缘，以及朝向膜内含物的表面。在本文中，我们分析的吸引力的粘附键的细胞内，外边界。我们的分析表明，一个单一的（扩散）粘附键的概率分布函数代数衰减与距离的边界。在增加粘合键的浓度时，对边界的吸引力变得强烈自屏蔽。

钉扎膜的有效自由能

Effective free energy for pinned membranes

我们认为细胞膜是通过特定的受体-配体键粘附的。膜的热波动诱导粘附位点之间的有效相互作用。我们推导出一个上限的自由能是独立的相互作用的细节。最低阶的系统扩展，我们得到两体相互作用，允许映射到一个格子气的自由能与恒定的密度。单独诱导的相互作用不足以导致单个粘附位点的凝聚。示出的热粗糙度的测量依赖于粘附位点的密度的平方根的倒数，这是在良好的协议与以前的计算机模拟。

弹性-毛细血管粘附：变形性对粘附强度和分离的影响

Elasto-capillary adhesion: The effect of deformability on adhesion strength and detachment

我们研究了毛细力和变形之间的相互作用的可变形的毛细粘合剂的上下文中：夹紧，紧张的膜粘附到刚性基板的液滴的表面张力。我们发现，这种弹性毛细粘合剂的平衡粘附力显着增强相比，刚性板之间的毛细粘附。特别地，当膜充分变形以接触基底时，平衡粘附力大几个数量级。然而，从动态的角度来看，流体填充的凹坑的形成减慢了这种接触的方式，并且意味着只有在粘附保持最短时间的情况下才能实现稳定的附着。包含可变膜张力（作为修改可变形性的手段）对系统提供了额外的控制，允许探索新的分离策略。

纳米粒子通过脂质双层出芽的机理

Mechanisms of budding of nanoscale particles through lipid bilayers

我们研究的萌芽的纳米颗粒通过脂质双层使用分子动力学模拟，自由能计算，和弹性理论，目的是确定在何种程度上平衡弹性理论可以描述的因素，控制机制和效率的萌芽。该颗粒是一个光滑的球体，其与脂质头部基团发生吸引力相互作用。根据不同的参数，我们观察到四类动力学轨迹：粒子粘附到膜，停滞部分包裹状态，萌芽，然后切断，和膜破裂。在大多数区域的参数空间中，我们发现，弹性理论同意几乎定量的模拟相行为作为一个函数的粘附强度，膜的弯曲刚度，和颗粒半径。然而，在参数值附近的粒子粘附和萌芽之间的过渡，我们观察到长寿命的部分包裹状态，这是没有捕获现有的弹性理论。这些状态可能会限制那些依赖于胞外或胞吞作用进行膜转运的包膜病毒或药物递送载体的可访问系统参数。

多层膜中熵驱动的聚集

Entropy-driven aggregation in multilamellar membranes

利用无网格膜模拟和Weil-Farago二维晶格模型研究了膜波动引起的配体-受体结合相邻膜之间的吸引力。对于结合两个膜的粘附位点，这种熵相互作用本身对于粘附位点形成大的稳定域来说太弱。然而，它被发现，这种吸引力被增强到足以诱导大域时，网站绑定三个或更多个相邻的膜在一起，或有锚，硬化周围的膜。后者的效果是理解的Asakura-Oosawa类型的有效潜力的耗尽理论。

膜粘附过程中接触与粗化的小扰动弹性流体动力学

Stochastic elastohydrodynamics of contact and coarsening during membrane adhesion

研究通过随机弹性流体动力学方程揭示膜粘附过程中接触与粗化动力学，发现新的弯曲主导粗化机制。

液膜脱离基质和囊泡形成

Detachment of fluid membrane from substrate and vesiculation

利用无网格膜模拟方法研究了具有各向同性自发曲率的流体膜从平板基底上的分离动力学。膜从开口边缘脱离，导致囊泡形成。在强粘附的情况下，弯曲能和粘附能之间的竞争决定了脱离的自发曲率的最小值。相反，在弱粘附的情况下，由于膜的热波动，在较小的自发曲率处发生分离。当膜的部分被钉在基底上时，分离变得更慢，并且剩余的膜片形成直的或凹的膜边缘。边缘的起伏导致长条状和盘状斑块的囊泡形成。因此，仅对于短于用于变形成波纹的波长的膜条获得膜卷绕。这表明，观察到的钙$^{2+}$依赖性膜结合蛋白，膜联蛋白A3，A4，A5和A13的滚动，由蛋白质诱导的各向异性自发曲率的结果。

细胞黏附蛋白的倾斜诱导聚集

Tilt-induced clustering of cell adhesion proteins

本文提出细胞黏附蛋白通过感知膜形变梯度（倾斜诱导）自发形成盘状和线状聚集结构，理论结果与实验估计一致。

生物膜对非球形囊泡的包裹

Wrapping nonspherical vesicles at bio-membranes

本文采用 Helfrich Hamiltonian 与三角剖分膜能量最小化方法，研究非球形软囊泡在不同膜刚度和张力下的包裹状态及三相点规律。

流体膜对椭球形纳米颗粒的包裹

Wrapping of ellipsoidal nano-particles by fluid membranes

病毒和纳米颗粒等颗粒的膜出芽和包裹在细胞内转运中起着关键作用，并且已经针对各种生物和软物质系统进行了研究。我们研究纳米颗粒包裹弯曲，表面张力，和粘附能的数值最小化。我们计算变形和粘附能作为膜弹性参数和粘附强度的函数，以获得包裹图。我们预测展开，部分包裹，和完全包裹状态的长椭球和扁椭球的各种长宽比和颗粒大小。与球形粒子相反，其中部分包裹状态仅存在于有限的表面张力中，椭圆体的部分包裹状态已经出现在无张力膜中。此外，部分包裹状态是长寿命的，因为用于包裹高度弯曲的尖端的能量成本增加。我们的研究结果表明，较低的吸收率的椭圆形颗粒的细胞，从而更高的毒力的管状病毒相比，二十面体病毒，以及合作出芽的椭圆形颗粒的膜。

包含具有膜粘附性的活性布朗粒子的柔性囊泡的动态形状

Dynamic shapes of floppy vesicles enclosing active Brownian particles with membrane adhesion

本文数值研究了包含活性布朗粒子且粒子与膜粘附的活性囊泡的动态行为，发现ABP活性和粒子体积分数共同决定囊泡形状相变，膜粘附显著改变囊泡行为并提供额外控制参数。

Peeling dynamics of fluid membranes bridged by molecular bonds: moving or breaking

Biological adhesion is a critical mechanical function of complex organisms operating at multiple scales. At the cellular scale, cell-cell adhesion is remarkably tunable to enable both cohesion and malleability during development, homeostasis and disease. Such adaptable adhesion is physically supported by transient bonds between laterally mobile molecules embedded in fluid membranes. Thus, unlike specific adhesion at solid-solid or solid-fluid interfaces, peeling at fluid-fluid interfaces can proceed by breaking bonds, by moving bonds, or by a combination of both. How the additional degree of f…

电场下固体支撑 PC 脂质双层与囊泡之间依赖压力的黏附作用

Pressure-dependent adhesion between solid-supported PC-lipid bilayers and vesicles under electric fields

该研究直接测量电场中固体支撑 DMPC 与 DSPC 脂质层间的黏附能，发现其具有显著压力依赖性，并归因于融合中间体，为膜电融合机制提供新解释。

生物膜粘附诱导相分离--有效势与模拟

Adhesion-induced Phase Separation of Biomembranes--Effective Potential and Simulations

我们目前的理论分析和数值模拟的粘附诱导相分离的多组分膜与两种类型的配体-受体复合物（路口）。我们表明，在整合所有可能的分布的交界处，系统可以被视为一个有效的外部电位下的膜。用平均场论和高斯近似分析了有效膜电位，发现（1）在足够大的结高度差下，结高度差是导致相分离的主要因素。(ii)在远离平均场临界点的两相区中，由于较软的结具有较高的熵，当较硬的结的有效结合能较高时，会出现相共存。(iii)在平均场临界点附近的两相区，有效势的形状表明，当软结的有效结合能较高时，会出现相共存。通过蒙特卡罗模拟研究了结密度对临界点的影响，结果表明，随着系统结密度的降低，在较大的结高差处会发生相分离。

Theory of cell membrane interaction with glass

There are three regimes of cell membrane interaction with glass - Tight and loose adhesion, separated by repulsion. Explicitly including hydration, this paper evaluates the pressure between the surfaces as functions of distance for ion-correlation and ion-screened electrostatics, and electromagnetic fluctuations. The results agree with data for tight adhesion energy (0.5-3 vs 0.4-4 mJ/m2), detachment pressure (7.9 vs 9 MPa), and peak repulsion (3.4-7.5 vs 5-10 kPa), also matching the repulsion's distance dependence upon renormalization by steric pressure mainly from undulations.

由弱弹性介导的相互作用驱动的稀粘附域的形成

Formation of dilute adhesion domains driven by weak elasticity-mediated interactions

细胞-细胞粘附通过受体和配体蛋白的特异性结合来建立。粘附键相互吸引，并经常聚集成许多生物过程的中心的大簇。粘合键之间的吸引力相互作用的一个可能的起源是膜对它们由键引起的变形的弹性响应。在这里，我们分析这些弹性介导的相互作用，使用一种新的平均场方法。在不同的键密度，$ϕ$，系统的分析表明，相图显示出一个几乎普遍的行为时，温度$T$绘制与缩放密度$x=ϕξ^2$，其中$ξ$是膜的区域受单键的线性尺寸。临界点$(ϕ_c,T_c)$位于非常低的密度和略低于$T_c$，我们确定两个低密度相之间的相共存。只有当键使膜变形的高度$h_0$远大于它们的热粗糙度$Δ$时，才能观察到致密域，热粗糙度$Δ$发生在非常低的温度$T\ll T_c$。我们的结论是，弹性介导的相互作用是弱的，不能被视为负责形成致密的粘附域。弹性介导效应的弱性及其与稀释体系的相关性仅可归因于膜的弹性能在半稀释状态下饱和的事实，此时键$r\gtrsim ξ$之间的典型间距，即，对于$x\lesssim 1$。因此，在更高的密度下，只有键的混合熵（有利于均匀分布）是化学相关的。我们讨论了我们的研究结果的免疫突触形成的问题的影响，并证明弹性介导的相互作用可能参与这些半稀释膜域的聚集。

混合双层囊泡的电荷保持不稳定性

Charge-Reversal Instability in Mixed Bilayer Vesicles

双层囊泡容易由带电和中性表面活性剂的混合物形成。当这种混合囊泡结合带相反电荷的物体时，其膜部分地解混：粘附区从膜的其余部分招募更多的带电表面活性剂。如果有无限多的粘附物，人们可能会期望囊泡在被完全覆盖之前保持吸引力。与此预期相反，我们表明，囊泡，而不是表现出{ \it粘附饱和，}分区自发成一个有吸引力的区域与明确的面积分数，和排斥区。后一个区域拒绝额外的进入物体，因为囊泡内部的抗衡离子迁移到那里，有效地逆转了膜的电荷。在高表面电荷密度、低离子强度和具有薄的不可渗透膜的情况下，该效应最强。在这种情况下的粘附饱和最近已被实验观察到[H. Aranda-Espinoza { \it等人}，{ \sl Science} { \bf 285} 394- 397（1999）]。

Modelling cellular spreading and emergence of motility in the presence of curved membrane proteins and active cytoskeleton forces

Eukaryotic cells adhere to extracellular matrix during the normal development of the organism, forming static adhesion as well as during cell motility. We study this process by considering a simplified coarse-grained model of a vesicle that has uniform adhesion energy with a flat substrate, mobile curved membrane proteins and active forces. We find that a high concentration of curved proteins alone increases the spreading of the vesicle, by the self-organization of the curved proteins at the high curvature vesicle-substrate contact line, thereby reducing the bending energy penalty at the vesic…

如何用原子力显微镜测量确定脂双层膜的局部弹性性质：理论分析

How to determine local elastic properties of lipid bilayer membranes from atomic-force-microscope measurements: A theoretical analysis

用原子力显微镜（AFM）的测量提供了一种直接的方法来探测局部的脂质双层膜的弹性性质：提供了潜在的应力-应变关系是已知的，材料参数，如表面张力或弯曲刚度可以推导出来。在最近的实验中，用AFM针尖戳孔膜，产生力-压痕曲线的线性行为。这里提出了一个理论模型，它描述了这些曲线的Helfrich理论的框架。如果忽略尖端和膜之间的粘附力的影响，则再现测量的线性行为。通过附着力平衡将其包括在内显著改变了情况：力-距离曲线不再是线性的，可以显示滞后和非零分离力。本文将详细讨论这种丰富场景的特征。

脂质囊泡粘附的几何学

Geometry of lipid vesicle adhesion

从几何学的角度研究了脂膜囊泡对固定基底的粘附。该囊泡由平均曲率的Helfrich hamilton二次方程描述;它通过与基底接触而相互作用，其相互作用能与接触面积成比例。我们在共享曲面的边界处识别几何上的约束。这个结果可以用垂直于这个边界的力的平衡来解释。没有假设的对称性的囊泡或基板上。讨论了强粘结极限以及曲率非对称性对边界的影响。

Theoretical model of efficient phagocytosis driven by curved membrane proteins and active cytoskeleton forces

Phagocytosis is the process of engulfment and internalization of comparatively large particles by the cell, that plays a central role in the functioning of our immune system. We study the process of phagocytosis by considering a simplified coarse grained model of a three-dimensional vesicle, having uniform adhesion interaction with a rigid particle, in the presence of curved membrane proteins and active cytoskeletal forces. Complete engulfment is achieved when the bending energy cost of the vesicle is balanced by the gain in the adhesion energy. The presence of curved (convex) proteins reduces…

非平衡态膜芽形成的动力学

Dynamics of non-equilibrium membrane bud formation

从理论上研究了脂膜对局部对称性扰动的动力学响应。两个膜小叶之间的密度不对称性主要通过平面内脂质扩散或膜曲率释放，这取决于扰动的空间范围。它可能会导致非平衡结构（芽）的形成，观察到动态的大小选择。在微米范围内的一个优选的尺寸进行预测，作为膜和溶剂主导的动态膜响应之间的交叉的签名。

自噬体的形成与膜曲率的松弛一致

Formation of autophagosomes coincides with relaxation of membrane curvature

自噬是一种细胞内降解过程，它利用复杂的膜动力学来分离和分解细胞组分。然而，关于自噬膜的重塑仍有许多未解之谜。在这里，我们专注于理论建模的优势，研究自噬体的形成，并了解自噬体膜的起源。从定义明确的几何形状的最终自噬体，我们问的问题，这些细胞器如何可以通过结合各种preautophagosomal膜，如囊泡，膜管或片形成。我们分析了自噬体形成的几何约束，考虑到前体膜的面积和它们的内部体积。我们的研究结果表明，囊泡融合的自噬体的形成贡献不大。在第二部分中，我们量化的曲率的前体和报告，自噬体的形成与膜曲率能量的强松弛。我们发现这种效应适用于广泛的膜不对称性。它是特别强的两个自噬体膜之间的小距离，如在体内观察到的。我们量化的膜弯曲能的所有前体考虑膜的不对称性。我们认为，自噬体前膜的产生和供应是自噬体形成的一个限制步骤。

DNA介导的脂质双层间粘附的直接测量

Direct measurement of DNA-mediated adhesion between lipid bilayers

可变形介观单元之间的多价相互作用在生物学中是普遍存在的，其中膜大分子介导相邻活细胞之间以及细胞与固体基质之间的相互作用。最近，类似的人工材料已经通过用选择性接头，特别是短DNA序列官能化顺应性布朗单元（例如乳液液滴和脂质囊泡）的外表面来合成。这一发展扩大了DNA作为选择性胶水的适用范围，最初适用于固体纳米和胶体颗粒。在非常可变形的脂质囊泡上，多价相互作用的统计效应和膜的机械变形之间的耦合引起复杂的涌现行为，正如我们最近所证明的[Parolini et al.，Nature Communications，2015，6，5948]。在这些系统中观察到的复杂现象学的几个方面仍然缺乏定量的实验表征和基本的理解。在这里，我们专注于DNA介导的多价相互作用的一个单一的脂质体粘附到一个平坦的支持双层。这种简化的几何形状使得能够估计由作用于脂质体的DNA介导的粘附力引起的膜张力。我们的实验研究完成了形态学测量和表征的DNA熔融过渡，探测原位福斯特共振能量转移光谱。实验结果进行了比较与分析理论的预测，耦合的囊泡的变形的移动连接器的统计力学的完整描述。最多只有一个拟合参数，我们的理论能够半定量地匹配实验数据，确认基本假设的质量。

界面强度主导微米尺度软质静摩擦中的褶皱形成

Interfacial strength dominates fold formation in microscale, soft static friction

该研究结合显微观测与有限元模拟，揭示软黏附表面上微粒静摩擦时的前缘自接触褶皱主要由界面强度而非总黏附能控制。

通过氧化硅界面电场诱导水吸附实现粘附控制

Adhesion Control through Electric Field-Induced Water Adsorption at Oxidized Silicon Interfaces

针对计算机芯片制造中电接地后持续存在的粘附滞后问题，本研究通过原子力显微镜发现低湿度下电场诱导水吸附可调节粘附，为粘附控制提供新见解。

膜弹性和活性细胞骨架力之间的相互作用调节免疫突触的聚集动力学

Interplay between membrane elasticity and active cytoskeleton forces regulates the aggregation dynamics of the immunological synapse

T细胞和抗原呈递细胞之间的粘附通过TCR-pMHC和LFA 1-ICAM 1蛋白复合物实现。这些分离形成一种特殊的模式，称为免疫突触（IS），由TCR-pMHC键的中心准环状结构域组成，周围是LFA 1-ICAM 1复合物的外周结构域。从成像研究中获得的见解得出的结论是，IS中中央粘附结构域的形成是由主动（ATP驱动）机制驱动的。然而，最近的研究表明，被动（热力学）机制也可能在这一过程中发挥重要作用。在这里，我们提出了一个简单的物理模型，考虑到膜介导的TCR-pMHC键之间的热力学吸引力和有效的力量，他们的经验，由于ATP驱动的肌动蛋白逆行流动和动力蛋白马达蛋白的运输。蒙特卡罗模拟的模型表现出良好的时空协议与实验观察到的模式演变的TCR-pMHC微团簇。当其中一个聚合机制“静音”时，协议就失去了，这有助于确定过程中各自的角色。我们的结论是，肌动蛋白逆行流驱动的TCR-pMHC债券的向心运动，而膜介导的相互作用，促进微簇的形成和增长。在没有动力蛋白马达的情况下，系统演变成环形图案，这突出了动力蛋白马达在最终同心图案形成中的作用。被动机制和主动机制之间的相互作用调节积累过程的速率，在没有被动机制和主动机制的情况下，积累过程要么进行得太快，要么进行得太慢。

The mechanics and thermodynamics of tubule formation in biological membranes

Membrane tubulation is a ubiquitous process that occurs both at the plasma membrane and on the membranes of intracellular organelles. These tubulation events are known to be mediated by forces applied on the membrane either due to motor proteins, by polymerization of the cytoskeleton, or due to the interactions between membrane proteins binding onto the membrane. The numerous experimental observations of tube formation have been amply supported by mathematical modeling of the associated membrane mechanics and have provided insights into the force-displacement relationships of membrane tubes. R…

膜结合细胞器成熟过程中的瞬时结构域形成

Transient domain formation in membrane-bound organelles undergoing maturation

细胞器的膜成分已被证明分离成域作为生化成熟的结果。我们建议，成熟和横向分离的膜组件之间的动态竞争调节域的形成。我们研究了一种双组分流体膜，其中酶促反应不可逆地将一种组分转化为另一种组分，相分离触发了瞬时膜结构域的形成。示出的最大域大小取决于成熟率作为一个幂律类似于一个观察到的域生长随时间的成熟的情况下，尽管这种时间依赖性不被验证的情况下，不可逆的成熟。这种通过酶活性对结构域大小的控制可能在细胞器内动力学中发挥关键作用。

用于脂质膜的孔形成phase diagrams

Pore formation phase diagrams for lipid membranes

导出了多孔膜成孔的临界侧压力和多孔膜相图随脂链微观参数的变化关系。推导利用路径积分计算的自由能的合奏半灵活的字符串和刚性杆，分别模仿脂质的疏水性尾巴的脂质双分子层和bolphoid膜。在这两个模型中推导出的膜的面积拉伸/压缩模量的解析表达式。

弹性体和凝胶薄膜中粘附诱导的不稳定性和斑图形成

Adhesion Induced Instabilities and Pattern Formation in Thin Films of Elastomers and Gels

流体静力学应力的软弹性膜通过经历形态不稳定性来规避所施加的约束，形态不稳定性的波长由膜的表面和弹性应变能的最小化决定。虽然对于单个膜，波长完全取决于其厚度，但协同能量最小化指示波长取决于两个接触膜的弹性模量和厚度。如果膜的表面张力与其弹性相比具有显著的影响，则波长还可以取决于膜的材料性质。当这样的限制膜受到一个不断增加的正常位移，形态图案演变成裂纹，这反过来又决定了粘接断裂行为的界面。虽然，在一般情况下，厚度提供了相关的长度尺度的基础上的著名的格里菲斯-肯德尔标准的剥离的刚性盘从一个有限的膜，它是修改非平凡的弹性毛细管数的超软膜。取决于限制的程度和外部应力的空间分布，液体系统中的正则不稳定模式的各种类似物也可以用薄的限制弹性膜再现。

多柄形成作为缺陷诱导膜融合的途径

Multiple stalk formation as a pathway of defect-induced membrane fusion

我们认为，膜融合的第一阶段不一定是形成一个单一的柄。相反，我们认为一个方案的缺陷诱导的膜融合，通过多个柄形成合作进行。缺陷（茎或孔）通过膜介导的毛细管相互作用相互吸引，导致缺陷的冷凝转变。所得到的秸秆的致密相对应于所谓的熔融中间体。