Toroidal membrane vesicles in spherical confinement
我们研究了球形容器内环形流体膜囊泡的形态。在几何相图中组装的平衡形状的缩放面积和减少的膜的体积的函数。对于小面积的囊泡可以采用其自由形式。当增加面积时，膜不能避免接触并且沿着圆形接触线接触限制球，该圆形接触线延伸到更大面积的接触区。的平衡形状的弹性能量进行比较，他们的局限对应的球形拓扑结构，以预测在何种条件下的拓扑结构的变化是有利的大力。
2015-09-02 cond-mat.soft 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
Dynamics of shape fluctuations of quasi-spherical vesicles revisited
在本文中，自发形状波动的一个单一的，巨大的准球形囊泡形成的一个单一的脂质物种的动力学理论重新审视。基于一些基本原理和考虑，发展了一个连贯的动力学物理理论，并建立了系统的理论公式。从系统的理论公式，准球形囊泡的形状波动的动力学的解析描述。特别是，在发展的理论，我们已经作出了一个新的解释的一些唯象常数在一个典型的连续描述的流体脂质双层膜，并显示了这种新的解释的后果方面的特点的动态囊泡形状波动。此外，我们已经使用了我们的理论的系统表述作为一个框架，我们已经讨论了以前存在的理论和它们的差异。最后，我们已经作出了系统的预测系统依赖的特性的形状波动的准球形囊泡的弛豫动力学的实验研究的现象，并讨论了，根据我们的理论，最近发表的实验工作的主题。
2002-09-13 cond-mat.soft
Adsorption assisted translocation of a chain molecule through a pore in a spherical vesicle
我们分析的自由能易位的聚合物从外部的球形囊泡的内部。该过程被认为是驱动的聚合物的内表面上的囊泡的吸附。我们认为，在聚合物被吸附在外表面上的情况下，易位的熵势垒是不存在的。我们分析了吸附能，并找到该过程的自由能分布。我们认为，该运动对应于一个聚合物穿越一个区域，每段自由能的变化。基于我们先前对此类问题中扭结行为的分析，我们得出结论，易位可以发生在交叉时间$t_{cross}\sim N$内。
1999-08-28 cond-mat.soft
Spherical Vesicles Distorted by a Grafted Latex Bead: An Exact Solution
我们提出了一个精确的解决方案的问题的全球形状描述的球形囊泡扭曲的接枝乳胶珠。该解是通过（拓扑）Bogomol 'nyi分解技术和弹性协调处理弯曲弹性中的非线性而得到的。我们在小乳胶珠的极限下恢复了“帽模型”近似，并发现接枝乳胶珠的对映区域是对称的。利用变分原理和相应的约束条件，我们还导出了相应的形状方程。
2007-10-22 cond-mat.soft nlin.SI
Onsager's irreversible thermodynamics of the dynamics of transient pores in spherical lipid vesicles
利用Onsager的不可逆热力学理论，系统地推导了球形囊泡中瞬时孔的开孔和塌陷的动力学方程。我们表明，边缘张力必须从孔松弛的初始阶段确定，并且在最终状态下囊泡膜不完全松弛，因为表面张力和压力差约为其初始值的$25\%$。我们还表明，孔的寿命是由溶液的粘度和它的开放驱动的溶液泄漏和表面张力下降。最终的塌陷是由于边缘和表面张力以及压力差之间的非线性相互作用。此外，我们还讨论了与以前的模型的连接。
2015-06-09 cond-mat.soft
Equatorial deformation of homogeneous spherical fluid vesicles by a rigid ring
本文研究刚性环对均匀球形流体囊泡的赤道变形，基于自发曲率模型分析力与形状转变，发现收缩产生哑铃形及悬链面颈，拉伸呈盘状，并揭示分叉现象。
2025-03-26 cond-mat.soft
Small equatorial deformation of homogeneous spherical fluid vesicles
Universidad Autónoma de Yucatán（尤卡坦自治大学）；SECIHTI - Facultad de Matemáticas, Universidad Autónoma de Yucatán（SECIHTI-尤卡坦自治大学数学学院）
研究均匀球形流体囊体在赤道处刚性圆环作用下的微小变形及其力学响应。
2026-01-30 cond-mat.soft
Self-Dual Bending Theory for Vesicles
我们提出了一个自对偶弯曲理论，可以更好地理解高度非线性的全球行为中观察到的生物囊泡。采用这种拓扑方法的球形囊泡的革命，使我们能够将它们描述为沮丧的正弦戈登扭结。最后，为了说明我们的研究结果的应用，我们考虑一个球形囊泡全球扭曲的两个极性乳胶珠。
2003-10-06 cond-mat.soft nlin.PS q-bio.QM
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
On the statistical mechanics of shape fluctuations of nearly spherical lipid vesicle
生物膜的力学性能在生物体的结构和功能中起着重要的作用。用于确定模型脂质膜（具有相似机械性质的生物膜的简化模型）的弯曲弹性模量的最广泛使用的方法之一是分析近球形脂质囊泡的形状波动。这种分析的理论基础是由米尔纳和赛峰开发的。在目前的研究中，我们分析他们的结果使用的方法的基础上Bogoljubov不等式和近似哈密顿方法。这种方法符合统计力学的原理，没有矛盾。当膜的拉伸弹性K_s趋于零时，我们的考虑验证了Milner和Safran的结果。
2014-09-12 cond-mat.soft
Flexoelectric fluid membrane vesicles in spherical confinement
对球形限制性弯电流体膜囊泡在外加均匀电场中的形态进行了数值研究。由于限制引起的变形，膜变得极化，导致与外部场的相互作用。在没有电场的情况下，囊泡的平衡形状可以在几何相图中分类为缩放面积和缩减体积的函数[1，2]。当膜的面积仅略大于限制球的面积时，出现单个轴对称内陷。非零电场诱导受限囊泡的额外伸长，其取决于电场参数的符号是垂直的或平行的。表面积或电场参数的较高值可降低系统的对称性，导致更复杂的折叠。我们提出了由此产生的形状，并表明，过渡线转移的存在下，一个电场。所获得的折叠模式可能是生物物理和技术应用的兴趣。
2020-06-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Non-equilibrium dynamics of initially spherical vesicles in general flow
许多囊泡具有球形静止形状，并且暴露于流体流引起亚光学区域和可见（系统）变形之间的交换，而总区域是保守的。控制亚光学和可见光区域之间交换的动力学取决于膜的性质，例如弯曲刚度和初始张力。相反，这些动力学的观察可用于确定膜的性质。本工作的目标是建立一个通用的数值模型，考虑到亚光学和可见光区之间的交换。与先前的建模工作不同，该模型不预先假定形状类型，例如近球形或应用流场，从而允许模型捕获更广泛的流动条件。隐式界面跟踪的基础上，使用体积保持多相Navier-Stokes求解器，该模型进行了比较，几个实验结果，表现出良好的协议。它是用来探索制度不可能与以前公布的模型，如可变粘度的情况下，以及这些系统的属性如何影响实验可测量的参数，如变形参数。通过创建一个更通用的框架，用于模拟具有亚光学区域的囊泡，现在可以从更广泛的实验结果中预测囊泡材料的性质。
2020-06-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Linear stability of cylindrical, multicomponent vesicles
本文对多组分圆柱囊泡进行线性稳定性分析，联立 Stokes 与 Cahn-Hilliard 方程，揭示无表面张力时由相分离、线张力和弯曲竞争导致的珠化、屈曲与起皱机制。
2024-02-29 cond-mat.soft math-ph math.MP
Electrostatic self-energy of a partially formed spherical shell in salt solution: application to stability of tethered and fluid shells -- viruses and vesicles
我们研究了盐溶液中部分形成的带电球壳的静电学。我们解决了这个问题的数值在泊松-玻尔兹曼水平和分析在德拜-休克尔政权。从部分形成的壳的能量学的结果，我们研究的稳定性拴系（结晶）和流体壳破裂。我们清楚地描绘了不同制度的稳定走向破裂，在那里，对于流体壳，我们还包括弯曲弹性的影响的壳。我们的分析表明，如何充电的壳诱导其破裂的不稳定性，但也提供了有关增长的带电壳的见解。
2011-04-24 cond-mat.soft physics.bio-ph
Dynamic model and stationary shapes of fluid vesicles
提出了一种考虑流体囊泡弯曲能的相场模型。Canham-Helfrich模型是在锐界面极限下导出的。的相场的动力学方程已被数值求解，以找到固定的形状与不同的拓扑结构的囊泡和对他们的动态演变。结果与最小化自由能的结果一致。这一事实表明，我们的相场模型可以应用于更复杂的不稳定性问题。
2006-03-16 cond-mat.soft q-bio.QM
Pathways to faceting of vesicles
几何，拓扑和秩序之间的相互作用可以导致几何挫折，深刻影响曲面的形状和结构。在这篇评论中，我们展示了在这种情况下如何挫折可能导致弹性囊泡的刻面。我们表明，在适当的条件下，分类的规则和不规则的多面体结构可能是低能量状态的弹性膜与球形拓扑结构。特别是，我们展示了如何拓扑缺陷，必然存在于任何晶格局限于球形拓扑，自然导致形成二十面体在一个均匀的弹性囊泡。此外，我们表明，引入不均匀性的弹性性能，或允许非线性弯曲响应的均匀系统，打开非平凡的途径，形成多面体，但非二十面体，结构。
2013-07-09 cond-mat.soft
Confinement-induced shape transitions in multilamellar vesicles
通过快速共聚焦激光显微镜实验和数值模拟的面积差弹性的动态三角形膜模型，探讨了局限在一个球形囊泡的囊泡形态。限制被发现诱导几个新的形状的内囊泡，这是从来没有观察到在单层囊泡：双和四口细胞，狭缝囊泡，和囊泡的两个或三个隔间与各种形状。模拟再现的实验结果非常好，一些形状的转变可以理解一个简单的理论模型的轴对称形状。
2013-09-13 cond-mat.soft
Bogomol'nyi Decomposition for Vesicles of Arbitrary Genus
我们应用Bogomol'nyi技术，这通常是在研究孤子或模型的拓扑不变量，囊泡的弹性能量的情况下调用。我们表明，自发弯曲的贡献所造成的任何变形从亚稳弯曲形状落在两个不同的拓扑集：形状的球形拓扑和形状的非球形拓扑分别经历一个偏弯曲贡献一个la Fischer和平均曲率弯曲贡献一个la Helfrich。换句话说，拓扑可以被认为是描述弯曲现象。此外，我们还计算了每类的弯曲能和弯曲闭合能，而不考虑囊泡的形状。作为一个例子，我们简要地考虑几何挫折现象所经历的磁性涂层囊泡。
2001-10-29 cond-mat.soft cond-mat.str-el
Construction of nuclear envelope shape by a high-genus vesicle with pore-size constraint
核孔在大多数活细胞的核膜中具有近似均匀的分布。因此，核膜的形态是一个高属的球形口细胞。我们已经研究了高属囊泡的形态下的孔径限制使用动态三角形膜模拟。没有体积或其他限制的弯曲能量最小化产生圆形笼状气孔细胞，其中孔在扁圆形芽上排列成圆形线。随着孔半径减小，圆形孔排列比球形芽上的随机孔分布更稳定。然而，我们已经澄清了球形气孔细胞形成的条件：一个小的核周体积，核质内的渗透压，和孔之间的排斥。当考虑到面积差异弹性时，发现由口细胞和盘状口细胞形成圆柱形或芽生小管。
2016-07-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
Pearling Instabilities of Membrane Tubes with Anchored Polymers
我们研究了主链上带有疏水侧基的亲水性聚合物在中空管状脂质囊泡上引起的珠光不稳定性。结果表明，聚合物浓度与局部膜曲率耦合。珍珠管的弛豫特征在于两个不同的分离的时间尺度，表明两种物理机制。我们提出了一个模型，它解释了所观察到的现象，并预测聚合物分离根据局部膜曲率在后期阶段。
2000-10-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Amoeboid propulsion of active solid bodies, vesicles and droplets: a comparison
本研究统一分析由周期性轴对称非手性形变驱动的可变形固体、囊泡和液滴三种微泳体，通过二阶微扰展开计算其泳动性能并比较，揭示不同泳体在最优冲程和相同冲程下的速度、效率差异及排名规律。
2025-02-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Membrane Stretching Elasticity of Lipid Vesicle and Thermal Shape Fluctuations
测定模型脂膜的弯曲弹性模量的最广泛使用的方法之一是分析近球形脂囊泡的形状波动。米尔纳和赛峰给出了这种分析的理论基础。在他们的理论中，没有考虑拉伸效应。在本研究中，我们推广了他们的方法，包括后推导出的统计力学的囊泡的应用程序的拉伸效果。
2017-12-28 cond-mat.soft
Topological defects and shape of aromatic self-assembled vesicles
我们发现，平面芳香分子的堆叠在曲面上的拓扑缺陷的结果。我们认为，作为一个例子，球形囊泡，自组装的分子与5-和6-噻吩核心。我们预测，分子的对称性影响拓扑缺陷的数量和由此产生的平衡形状。
2009-07-10 cond-mat.other cond-mat.soft
Elastic energy of polyhedral bilayer vesicles
在最近的实验中[M.迪布瓦湾Demé，T. Gulik-Krzywicki，J. C.德迪厄角Vautrin，S. Désert，E. Perez和T. Zemb，Nature（London）Vol.411，672（2001）]，已经观察到具有多面体对称性的中空双层囊泡的自发形成。根据实验唯象学的观点，提出了[M. Dubois，V. Lizzione，A. Meister，T. Gulik-Krzywicki，J. M. Verbavatz，E. Perez，J. Zimmerberg，and T. Zemb，Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.Vol.101，15082（2004）]，双层多面体的形成机制是弹性弯曲能的最小化。受这些实验的启发，我们研究了多面体双层囊泡的弹性弯曲能。与实验一致，并提供了过量的两亲物表现出自发曲率存在足够的量，我们发现，多面体双层囊泡可以确实是积极有利的球形双层囊泡相比。与实验观察一致，我们还发现，与双层多面体的顶点的弯曲能量可以通过形成孔隙局部减少。然而，球形双层囊泡的多面体双层囊泡的稳定性依赖于过量的两亲分子沿脊的分子分离，而不是双层多面体的顶点。此外，我们的分析意味着，相反，已经建议的实验的基础上，二十面体不最小化弹性弯曲能之间的任意多面体形状和大小。相反，我们发现，对于大的多面体尺寸，的snub十二面体和snub立方体…
2011-06-10 cond-mat.soft
Shape Transformations of Vesicles induced by Swim Pressure
虽然囊泡在热力学平衡中的行为已经被广泛研究，但主动力如何控制囊泡形状转变还不清楚。在这里，我们结合理论和模拟来研究含有活性布朗粒子的囊泡的形状行为。我们发现，结合积极的力量，维数和膜弯曲自由能创造了过多的新颖的相变。在低的游泳压力，囊泡表现出不连续的过渡，从一个球形到一个长形的形状，这在两个维度上没有对应的。在高的游泳压力，它表现出随机的时空振荡。我们的工作有助于理解和控制活性物质系统中膜的形状动力学。
2019-08-17 cond-mat.soft
Coarse-Grained Methods for Heterogeneous Vesicles with Phase-Separated Domains: Elastic Mechanics of Shape Fluctuations, Plate Compression, and Channel Insertion
我们开发了粗粒颗粒的方法来研究具有相分离域的异质膜囊泡的弹性力学。我们进行模拟的被动形状波动和主动系统，囊泡受到两个板之间的压缩或插入到狭窄的通道。分析方法的开发映射粒子配置连续场与球谐表示。异质囊泡被发现表现出丰富的行为，其中的异质性可以放大表面两点相关性，降低压缩过程中的阻力，并增加囊泡在通道中的运输时间。所开发的方法提供了一般的方法，考虑到热波动，几何形状和相分离的作用，表征粗粒度的非均质系统的力学。
2023-02-27 cond-mat.soft
Thermal fluctuations and osmotic stability of lipid vesicles
生物膜不断改变其形状，以响应外部刺激，并了解在异质环境中的囊泡的重塑和稳定性，因此是一系列细胞过程的根本重要性。一个关键的问题是囊泡如何响应外部渗透应力，所施加的囊泡内部和外部之间的溶质浓度的差异。以前的分析的膜弯曲能预测，微米级的巨型单层囊泡（GUV）应该成为全球变形已经为纳摩尔浓度差异，在实验结果中发现变形高得多的渗透应力。在这篇文章中，我们分析了机械稳定性的球形囊泡暴露于外部渗透压的热力学力学模型，包括热激发膜弯曲模式的影响。我们发现，包括热波动的囊泡形状的变化，使囊泡变形连续，在非热图片的突然过渡。然而，至关重要的是，预测的临界压力与全球囊泡变形保持相同的热波动被忽略时，大约六个数量级小于典型的崩溃压力最近实验观察到的GUV。最后，我们讨论了理论和实验之间持续不和谐的可能来源。
2022-12-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Osmotically Induced Shape Changes in Membrane Vesicles
Kansas State University（堪萨斯州立大学）；NewOrbit Space Ltd（NewOrbit空间有限公司）；University of Sheffield（谢菲尔德大学）；Kaplan International College（凯伦国际学院）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）
研究通过自洽自由能框架探讨膜泡形状和渗透压的协同确定机制，揭示非线性耦合对球形膜稳定性条件的影响，提出新的临界压力预测方法。
2026-04-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.SC
Dynamics of wrinkles on a vesicle in external flow
最近的实验由Kantsler et.等人（2007）已经表明，囊泡在外部伸长流动中的松弛动力学伴随着膜上褶皱的形成。受这些实验的启发，我们提出了一个理论描述的动态褶皱膜。褶皱的形成与膜的负表面张力引起的动力学不稳定性有关。对于准球形囊泡，我们进行分析研究的褶皱结构动力学。我们推导出不稳定阈值的表达式，并确定三个阶段的动态。建立并数值验证了散射波长和表面张力随时间演化的标度律。
2007-05-24 cond-mat.soft
Liquid Crystalline Polymer Vesicles: Thermotropic Phases in Lyotropic Structures
本文综述了近年来液晶聚合物囊泡（聚合物囊泡）的研究进展。液晶聚合物囊泡具有液晶和聚合物这两种基本软物质的性质。一方面，LC聚合物囊泡提供了取向顺序和二维膜的弯曲几何形状之间相互作用的新实例。球形，椭圆形和四面体囊泡进行了讨论。另一方面，LC聚合物囊泡使得能够使用LC嵌段的从均相到各向同性相的分子内构象转变来设计刺激响应性聚合物囊泡。突出显示了光响应聚合物囊泡爆发。
2015-03-04 cond-mat.soft
Attractive forces between anisotropic inclusions in the membrane of a vesicle
利用正则系综蒙特卡罗模拟研究了流体泡中两个刚性棒状夹杂之间的涨落诱导相互作用。囊泡膜由硬球的三角形网络表示。五个刚性连接的硬球形成棒状夹杂物，可以在三角形网络的位置之间跳跃。它们的有效相互作用势被计算为相互距离和夹杂物角度的函数。由于其中的硬核势，势的性质是纯熵的。采取特殊的预防措施，以减少晶格文物和有限尺寸的影响，由于球形几何形状。结果表明，与杆长L相比，有效势具有吸引力和短程性。其井深为κ/10的数量级，其中κ是弯曲模量。
1999-04-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Coiling Instabilities in Multilamellar Tubes
髓磷脂的数字是密集堆积的同轴圆柱形双层，是不稳定的线圈或双螺旋的形成。这些髓磷脂图形似乎没有内在手性。我们发现，这种圆柱形的膜堆可以开发一个不稳定时，他们获得一个自发的曲率或当膜之间的平衡距离减少。这种不稳定性破坏了叠层的手征对称性，并可能导致卷曲。另一方面，单层圆柱形囊泡将产生轴对称不稳定性，可能与珠光不稳定性有关。
2002-06-13 cond-mat.soft
Cup-to-vesicle transition of a fluid membrane with spontaneous curvature
没有自发曲率的流体膜从盘到囊泡的转变可以用边缘线能和曲率能之间的竞争来描述。然而，具有自发曲率的非对称膜的转变尚未被理解。在这项研究中，形状的流体膜补丁具有恒定的自发曲率和封闭过渡到一个囊泡的研究使用理论和无网格膜模拟。据证实，（Meta）稳定和瞬态膜是很好的近似球冠。膜高斯模量可以从膜补丁的杯形以及从转移概率来估计，尽管后一种估计给出了略小的负值。此外，膜的自组装动力学，其中较小的囊泡形成在较高的自发曲率，较高的边缘线张力，和较低的密度。
2019-08-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
Law of corresponding states for osmotic swelling of vesicles
当溶质分子由于跨膜的浓度差而渗透到囊泡中时，囊泡通过渗透而膨胀。溶胀可以分为两个阶段：（a）“熨烫”阶段，其中囊泡的体积与面积比增加而其面积没有显著变化;（b）拉伸阶段，其中囊泡生长同时保持基本上球形，直到其破裂。我们表明，这两个阶段之间的交叉可以表示为一个加宽的连续相变。因此，不同的囊泡和不同的渗透溶质的溶胀曲线可以重新缩放成一个单一的，理论上预测的，通用的曲线。这样的数据崩溃证明了巨大的单层POPC囊泡，由于尿素，甘油，或乙二醇的渗透膨胀。因此，我们获得了一个灵敏的测量溶质的膜渗透系数，发现一个浓度无关的系数尿素，而甘油和乙二醇被发现增加溶质浓度。此外，我们使用的过渡的宽度，从数据崩溃中提取，推断的数量的独立的弯曲模式，影响在过渡区的囊泡的热力学。
2012-10-11 cond-mat.soft physics.bio-ph
Acetaminophen Interactions with Phospholipid Vesicles Induced Changes in Morphology and Lipid Dynamics
对乙酰氨基酚（APAP）或扑热息痛，尽管其广泛和普遍用于疼痛和发热症状，显示出各种副作用，毒性作用和过量作用。APAP最常见的毒性作用形式是在肝脏中，其中磷脂酰胆碱是细胞膜的主要成分，具有额外的相关功能。尽管如此，APAP对纯磷脂膜的影响在很大程度上被忽略了。在这里，我们使用DOPC，一种在哺乳动物细胞膜中常见的磷脂来合成大的单层囊泡，以研究APAP的掺入如何在不同浓度下改变纯脂质囊泡的结构、形态和流动性。我们使用了动态光散射（DLS），小角中子和X射线散射（SANS，SAXS），低温TEM结构表征，中子自旋回波（NSE）光谱的组合来研究动力学。我们发现，在脂质双层中掺入对乙酰氨基酚显着影响球形磷脂自组装在其形态方面，以及影响双层中的脂质含量，导致弯曲刚度降低。我们讨论了APAP分子对纯脂质膜的整体影响如何在药物的作用机制中发挥重要作用。我们的研究结果表明，APAP的掺入降低了膜刚度，以及改变球形单层囊泡成更不规则形状的囊泡。尽管SAXS、NSE和cryo-TEM观察到双层结构没有太大变化，但结果表明，在双层中加入APAP后，脂质动力学发生了变化，导致膜刚度总体下降。还观察到对脂质尾部运动的强烈影响。刚度还观察到对脂质尾部运动的强烈影响。
2021-06-03 cond-mat.soft
Curvature effects in interfacial acidity of amphiphilic vesicles
本文结合 Debye-Hückel、Poisson-Boltzmann 理论与 Frumkin-Fowler-Guggenheim 模型，研究两亲性单膜囊泡的曲率等因素对界面局部 pH 的影响，并与实验数据取得良好一致。
2023-05-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Universality in the dynamics of vesicle translocation through a hole
本研究分析了压差驱动下球形囊泡通过小孔的转位过程，发现其存在独立于膜弹性细节的普适特性，包括临界压力、标度关系及转位时间发散规律。
2022-10-17 cond-mat.soft physics.bio-ph
Nanoparticles Binding to Lipid Membranes: from Vesicle-Based Gels to Vesicle Inversion and Destruction
细胞提供了许多鼓舞人心的例子，其中蛋白质和膜结合形成复杂的结构，这些结构是细胞内区室化，货物运输和细胞形态专业化的关键。尽管有如此丰富的例子，我们仍然缺乏在合成系统中控制膜形态的设计原则。在这里，我们表明，即使是相对简单的情况下，球形纳米粒子结合到脂质双层膜囊泡的结果在一个非常丰富的一组形态，可以通过颗粒结合能定量控制。我们发现，当结合能相对于特征膜弯曲能较弱时，囊泡彼此粘附并形成软固体，其可用作控制释放的有用平台。当结合能较大时，囊泡经历了一个显着的破坏过程，首先由内陷小管组成，然后由囊泡内翻，产生纳米颗粒-膜小管网络。我们提出，从一个行为到另一个的交叉是由纳米粒子从部分到完全包裹的过渡触发的。该模型通过计算机模拟和结合能的定量估计得到证实。这些发现为一类新的基于囊泡的闭孔凝胶打开了大门，这种凝胶的含水量超过99%，可以按需封装和释放。我们的研究结果还显示了如何有意地驱动囊泡的戏剧性形状变化，作为迈向形状响应颗粒的一步。最后，它们帮助我们统一了先前观察到的囊泡和细胞对添加的纳米颗粒的广泛反应。
2018-05-11 cond-mat.soft
Binding of curvature-inducing proteins onto tethered vesicles
系留囊泡由圆柱形膜管和球形囊泡组成，通过光学镊子和微量移液器实验施加的机械力产生。这种拴系囊泡用于检查曲率诱导蛋白的曲率传感。在这项研究中，我们澄清如何结合蛋白质的横向各向同性自发曲率的感觉和产生的膜曲率的拴系囊泡使用平均场论和无网格膜模拟。膜管中蛋白质密度和管曲率的力依赖曲线分别从力点反射对称和点对称，其中管具有感测曲率。结合蛋白质的弯曲刚度和自发曲率可以从这些力依赖曲线估计。在低和高的力振幅下，管中的低和高蛋白质密度之间可以发生一级转变。均相的模拟结果与理论预测吻合得很好。此外，在模拟中还发现了具有微相分离的串珠状管。
2021-11-04 cond-mat.soft physics.bio-ph
Tubulation pattern of membrane vesicles coated with bio filaments
通常使用通过激光或磁镊或通过进行性马达蛋白的作用施加的力将窄膜管从磷脂囊泡的表面拉出。最近的例子已经出现，其中这样的管自发地从囊泡与生物活性的细胞骨架丝（如FtsZ，微管）在GTP的存在下包被生长。我们展示了软囊泡如何变形，由于其拓扑结构，局部曲率和由于活跃的细丝的力之间的相互作用。我们目前的结果从动态三角形蒙特卡罗模拟的球形连续膜涂有一个电场，并显示如何的内在曲率的细丝和它们的有序相互作用驱动膜tubes。我们预测有趣的图案，弯曲的2D膜表面，促进管的形成。我们的模型的含义更动态的情况下，囊泡涂有活性混合物的微管和肌球蛋白显示形状振荡，也进行了讨论。所有这些情况都指向一个共同的主题，即2D膜表面上的缺陷位置是膜变形活动的热点。
2018-07-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
A numerical model for the trans-membrane voltage of vesicles
University at Buffalo SUNY（纽约州立大学布法罗分校）
本文提出一种数值模型，用于求解囊泡周围时间变化的电场方程，通过隐式跳跃条件实现二阶精度，并验证了在解不连续情况下离散化的二阶准确性。
2014-05-20 cond-mat.soft cs.NA math.NA
Vesicle shape, molecular tilt, and the suppression of necks
分子倾斜顺序的存在是否会显著影响脂质双层膜的形状，特别是窄颈膜的形状？出于对倾斜顺序的倾向和常见的发生在生物过程的中间阶段，如内吞作用和囊泡贩运的窄颈，我们研究如何倾斜顺序抑制形成的平衡形状的囊泡的颈部。对于具有球形拓扑结构的囊泡，需要总强度为$+2$的分子顺序中的点缺陷。我们研究轴对称的形状，并假设有一个单位强度缺陷在每个极点的囊泡。该模型被进一步简化的假设倾斜各向同性：相对于当地的膜正常的分子的旋转的能量的不变性。这种各向同性条件导致倾斜阶和曲率的最小耦合，从而使具有高斯曲率和倾斜阶的区域具有高能量成本。在固定面积和固定封闭体积的约束下，最小化弹性自由能确定了允许的形状。使用数值计算，我们发现几个分支的解决方案，并确定它们与以前已知的流体膜的分支。我们发现，倾斜顺序改变分支的相对能量，抑制薄颈，使他们昂贵，导致细长的扁长囊泡作为一个通用的家庭倾斜有序膜形状。
2007-07-26 cond-mat.soft
Flowering of Developable 2D Crystal Shapes in Closed, Fluid Membranes
本文研究闭合流体膜中二维晶体形态的尺寸依赖性，发现大囊泡因渗透减缓和高张力形成花朵状可展晶体，小囊泡形成平面晶体，揭示了膜内力学与加工过程对柔性分子晶体复杂形状可规模化生产的调控作用。
2023-07-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
First-order phase transition of the tethered membrane model on spherical surfaces
我们发现，三种类型的栓系表面模型都经历了光滑相和褶皱相之间的一级相变。第一个和第三个是Helfrich，Polyakov和Kleinert的离散模型，第二个是Nambu和Goto的模型。这些是包括人工囊泡在内的生物膜的曲率模型。本文的结果表明，一级相变是普遍的，在这个意义上的转变的顺序是无关的离散的哈密顿的束缚表面模型。
2005-10-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase Transition and dissipation driven budding in lipid vesicles
膜出芽作为一种平衡过程已被广泛研究，这归因于共存结构域的形成或囊泡面积与体积比的变化（减少的体积）。相比之下，非平衡出芽仍然在实验上广泛未被探索，特别是当时间尺度远低于脂质的特征扩散时间τ时。我们发现，局部的机械扰动，通过驱动巨大的单层囊泡（GUV）通过其脂质相变，导致立即形成快速增长，多本地化，非平衡芽，当过渡发生在短时间尺度（<τ）。我们发现，这些芽产生于小的流体样扰动，并在第三个维度上生长为球冠，因为在平面上的传播是由连续的刚性凝胶状基质阻碍。考虑到三维和二维粘度，我们表明，耗散降低了系统的大小尺度，因此有利于形成多个芽，只要扰动发生在一定的临界速率以上。该速率取决于膜和介质粘度，并且通过我们的理论描述定性和定量地正确预测。
2013-03-26 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Frustrated shapes of solid domains in fluid membrane vesicles: From rolls and folds to crumples and wrinkles
University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）
通过有限元模拟研究含单个柔性圆形固体域的闭合囊泡膜，发现固体对高斯曲率的几何非线性抵抗显著影响膨胀囊泡的形状，并揭示从圆柱卷曲到皱缩再到光滑帽的基态形状序列。
2026-06-26 cond-mat.soft q-bio.BM
Theoretical model of efficient phagocytosis driven by curved membrane proteins and active cytoskeleton forces
吞噬作用是细胞吞噬和内化相对较大颗粒的过程，在我们的免疫系统功能中起着核心作用。我们研究的吞噬过程中，考虑一个简化的粗粒模型的三维囊泡，具有统一的粘附与刚性颗粒的相互作用，在弯曲的膜蛋白和活性的细胞骨架力的存在下。当囊泡的弯曲能量消耗被粘附能量的增益平衡时，实现完全吞噬。弯曲（凸形）蛋白质的存在通过在吞噬膜的高度弯曲的前缘处以更高的密度自组织来降低弯曲能量成本，所述吞噬膜形成包裹颗粒的吞噬杯的圆形边缘。这允许在小得多的粘附强度下发生吞没。当弯曲的蛋白质施加向外的膨胀力时，代表肌动蛋白聚合，在前缘，我们发现，吞噬更快地实现，在较低的蛋白质密度。我们认为球形以及非球形颗粒，并发现，非球形颗粒更难以吞没相比，相同表面积的球形颗粒。对于非球形颗粒，吞噬时间关键取决于颗粒相对于囊泡的初始取向。我们的模型提供了一个机制，在吞噬杯的肌动蛋白细胞骨架的自发自组织，在最近的高分辨率的实验观察，在很好的协议。
2022-01-04 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Membrane-Mediated Interactions Between Nonspherical Elastic Particles
本文研究非球形弹性囊泡穿过脂质双分子层膜的包裹行为，利用Helfrich哈密顿量等理论方法预测了颗粒柔软度对包裹状态稳定性的影响，以及自由膜介导的颗粒间吸引或排斥相互作用，为靶向药物递送等医疗应用提供指导。
2022-11-10 cond-mat.soft physics.bio-ph
Elasticity of polymer vesicles by osmotic pressure: an intermediate theory between fluid membranes and solid shells
通过标度分析得到了曲面内聚合物的熵和由聚合物组成的膜的弹性自由能。发现薄膜的弹性自由能具有面内应变能加上Helfrich曲率能的形式[Z。自然的。C \textbf{28}，693（1973）]。通过讨论两种简化模型得到自由能中的弹性常数：一种是没有面内应变且两侧不对称的聚合物膜，它是曲面量子力学的对应物[Jensen和Koppe，Ann. Phys. \textbf{63}，586（1971）];另一种是具有均匀面内应变的平面橡胶膜。采用包含弹性自由能、表面张力能和渗透压诱导项的总自由能的一阶变分，导出了描述渗透压作用下聚合物囊泡平衡形状和面内应变的方程。通过对总自由能的二阶变分求出了球形高分子囊泡失稳的临界压力。研究发现，由于面内模态与面外模态耦合，面内模态对临界压力也有重要影响。理论结果表明，聚合物囊泡具有流体膜和固体壳之间的机械性能的中间。
2005-08-18 cond-mat.soft
Shape Transformations and Rupture of a Vesicle Driven by an Encapsulated Active Particle
Indian Institute of Science Education and Research Mohali（印度科学教育与研究学院穆扎法尔纳加尔分校）
本研究通过粗粒化模拟揭示，囊泡内单个活性粒子的推进力驱动膜变形，其程度随活性非单调变化，高活性导致破裂，且表面张力显著调节该过程。
2026-10-06 cond-mat.soft
Fluctuation tension and shape transition of vesicles: renormalisation calculations and Monte Carlo simulations
长期以来，人们已经知道，由高度波动谱计算的膜的波动表面张力$r$不等于Helfrich理论中引入的裸表面张力$σ$。在这项工作中，我们将这两个表面张力分析和数值，并将它们与拉普拉斯张力$γ$和机械框架张力$τ$进行比较。使用一个循环的重整化计算，我们得到，除了有效的弯曲模量$κ_{\rm eff}$，一个新的表达式为有效的表面张力$σ_{\rm eff}=σ- εk_{\rm B}T/(2a_p)$其中$a_p$的投影截止面积，和$ε=3$或1根据允许的配置。此外，我们表明，起皱过渡的无限平面膜发生$σ_{\rm eff}=0$，也是一致的拉普拉斯和帧张力消失。使用广泛的蒙特卡罗（MC）模拟，三角形膜的囊泡制成的$N=100-2500$顶点进行了模拟。不应用局部约束。它示出的数值$r$是等于$σ_{\rm eff}$与径向MC移动（$ε=3$）和修正MC移动局部垂直于波动膜（$ε=1$）。对于典型大小的$R$的有限囊泡，定义了两种不同的机制：$\hat σ_{\rm eff}=σ_{\rm eff}R^2/κ_{\rm eff}>0$的张力机制和$-1<\hat σ_{\rm eff}<0$的弯曲机制。在$\hat σ_{\rm eff}\simeq 0$数值上观察到从由大表面能施加的准球形形状到仅由弯曲能控制的更多变形形状的形状过渡。我们建议，屈曲过渡，观察到的平面支撑膜在文献中…
2017-09-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Coupling between pore formation and phase separation in charged lipid membranes
我们研究了电荷对巨单层囊泡（GUV）的膜形态的影响，这些囊泡由含有带电脂质的各种混合物组成。我们通过荧光和共聚焦激光显微镜观察了由中性不饱和脂质[二油酰磷脂酰胆碱（DOPC）]、中性饱和脂质[二棕榈酰磷脂酰胆碱（DPPC）]、带电不饱和脂质[二油酰磷脂酰甘油（DOPG $^{\scriptsize{(-)}}$）]、带电饱和脂质[二棕榈酰磷脂酰甘油（DPPG $^{\scriptsize{(-)}}$）]和胆固醇（Chol）组成的脂质混合物中的膜形态。在中性DOPC/DPPC和带电DOPC/DPPG $^{\scriptsize{(-)}}$的二元混合物中，形成球形囊泡。另一方面，用由DOPG $^{\scriptsize{(-)}}$和DPPC组成的GUV经常观察到孔形成。在DPPC/DPPG $^{\scriptsize{(-)}}$ /Chol三元混合物中，也经常观察到孔形成的囊泡。成孔囊泡的百分比随着DPPG $^{\scriptsize{(-)}}$浓度的增加而增加。此外，当通过添加盐来筛选带电脂质的头基电荷时，在二元和三元带电脂质混合物中孔形成的囊泡都被抑制。我们讨论了带电脂质混合物中孔形成的机制以及相分离与膜形态之间的关系。最后，我们再现了实验系统中看到的结果，通过使用粗粒度的分子动力学模拟。
2016-01-07 cond-mat.soft
