Flexible String Model of Unsaturated Lipid Bilayer
该研究提出了不饱和脂质双分子层的柔性弦解析模型，通过引入不饱和键弯曲角，解释了横向压力分布中熵排斥的增强与减弱，并对比了POPC与DPPC的性质。
2024-07-17 cond-mat.soft
Critical adsorption controls translocation of polymer chains through lipid bilayers and permeation of solvent
蒙特卡罗模拟使用一个明确的溶剂模型表明，一个新的途径易位的聚合物链通过脂质双层。我们考虑了由具有给定疏水性的重复单元组成的聚合物链和自组织液体状态下的脂质双层的粗粒模型。通过改变疏水性的程度，链经历相对于脂质双层的吸附转变。接近转变点，在链的适当平衡的疏水性下，膜相对于链变得透明。同时，在靠近吸附链的区域，双层膜的溶剂渗透性大大增加。我们的研究结果表明，与波动的脂质双层相互作用的聚合物链的吸附的临界点可以发挥关键作用的分子通过生物膜的易位。
2012-05-21 cond-mat.soft
Curvature effects in charge-regulated lipid bilayers
我们提出了脂双层膜中静电相互作用的理论，其中两个单层小叶都含有受电荷调节的可解离部分。我们专门研究了膜曲率和电荷调节的脂质双层囊泡使用线性Debye-Hückel（DH）和非线性Poisson-Boltzmann（PB）理论之间的耦合。我们发现，电荷调控的其他对称的双层膜可以诱导电荷对称性破缺，非线性挠曲电和自由能的异常曲率依赖。pH值的影响超出了静电重整化膜的机械弹性性能的范例。
2022-02-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Peptide pores in lipid bilayers : voltage facilitation pleads for a revised model
我们解决的问题，在脂质双层中创建孔的抗菌肽，专注于电压-温度依赖性的孔开放。两个新的实验（电压钳与alamethicin作为这些肽的象征性代表和在固体/水界面下的电场下的脂质单分子层的中子反射率）用于修正唯一的当前理论模型（H. W. Huang等，Phys. Rev. Lett.，92，198304（2004））。我们介绍了一个一般的贡献的电场作为负责的两个双层小叶的不平衡的张力，我们声称，一个孔开口的主要熵成本是由于相应的“排除面积”的脂质翻译。
2013-06-21 cond-mat.soft
Effect of dipolar moments in domain sizes of lipid bilayers and monolayers
脂质结构域存在于多组分双层膜和单组分单层膜等系统中的空气-水界面处。Andelman等人（Comptes Rendus 301，675（1985））和McConnell等人（Phys. Chem. { \bf 91}，6417（1987））表明，在单层中，结构域的大小是由于平衡线张力而产生的，线张力有利于形成大的单个圆形结构域，而线张力与组装脂质的偶极距的静电代价相反。本文给出了由三个不同介电常数和德拜长度的平板组成的不同问题的电势、离子分布和静电自由能的精确解析表达式。从这些解决方案中，我们扩展计算的域大小的单层，包括有限的离子强度，介电不连续性（或图像电荷）和偶极子的极化率的影响，并进一步推广计算占域的脂质双层。在单分子膜中，畴的大小取决于不同的介电常数，但与离子强度无关。在不对称双层中，其中内部和外部小叶具有不同的偶极密度，域显示出与离子强度的强烈的尺寸依赖性，随着离子强度的增加，分子大小的域生长到宏观相分离。我们讨论的实验结果的影响，并简要地考虑他们的关系，如维格纳晶体或异质外延生长的其他二维系统。
2006-12-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Lateral organization in mixed lipid bilayers supported on a geometrically patterned substrate
脂质在生物膜中的组织对于细胞功能如信号转导和膜运输是必不可少的。一个主要的挑战是如何控制横向脂质组成的支持膜，这是至关重要的生物传感器的设计和细胞过程的调查。在这里，我们进行的第一个理论研究的横向组织的混合脂质双层诱导的几何图案化的基板，并检查图案化的基板诱导的结构形成的物理机制的支持脂质双层。丰富多样的脂质成分分离受到调节，并且结果可以很好地解释最近的实验工作[Yoon，T. Y.等人，\textit{Nat. Mater.} \textbf{5}，281（2006）和Parthasarathy，R.等人，\textit{Langmuir} \textbf{22}，5095（2006）]。本研究提供了一个全面的理解，通过统一这些实验证据的机械控制膜组件的空间组织。
2006-11-03 cond-mat.soft
Coarse-Grain Model for Lipid Bilayer Self-Assembly and Dynamics: Multiparticle Collision Description of the Solvent
提出了一种计算效率高的生物膜介观粗粒模型。它结合了分子动力学模拟的脂质，建模为弹性链的珠，与多粒子碰撞动力学的溶剂。观察到由脂质的均匀混合物形成的膜的自组装。在不同温度下的模拟表明，它再现了凝胶和液体相的脂质双层。在不同阶段的脂质扩散的调查显示，在很长一段时间内从亚扩散到正常扩散的交叉。宏观膜性能，如拉伸和弯曲弹性模量，直接从介观模拟确定。测定并分析了膜流的速度关联函数。
2012-04-27 cond-mat.soft
Limited Perturbation of a DPPC Bilayer by Fluorescent Lipid Probes: A Molecular Dynamics Study
脂质双层纳米尺度结构域的存在和性质对于理解活细胞的膜可能是重要的。我们使用分子动力学（MD）模拟研究扰动的一小块流体相DPPC双层掺入荧光吲哚羰花青脂质探针通常用于研究膜（二碘-C12：0，二碘-C18：0，或二碘-C18：2）。在每个小叶中每64个总脂质含有1个探针的模拟中，相对于纯DPPC双层，观察到最接近探针的溶剂化壳中的DPPC分子的链序降低8 - 12%。在接下来的三个壳中观察到链序增加约5%，导致平均DPPC链序总体略有增加。在每个小叶中每256个总脂质中有1个探针的模拟中，平均DPPC链顺序不受探针的影响。因此，这些DiI探针引起其局部环境的振荡扰动，但不会强烈影响甚至“纳米级”脂质相域的平均性质。
2011-05-31 cond-mat.soft
Lipid bilayers driven to a wrong lane in molecular dynamics simulations by truncation of long-range electrostatic interactions
这篇论文被撤回了。
2003-04-16 cond-mat.soft physics.bio-ph
The Effects of Splayed Lipid Molecules on Lubrication by Lipid Bilayers
本研究利用全原子分子动力学模拟揭示，跨相对脂质双层的瞬态张开脂质会显著增大膜间摩擦，且在生理相关的低滑动速度下作用更稳定。
2024-04-09 cond-mat.soft physics.bio-ph
A criterion to identify the equilibration time in lipid bilayer simulations
为了建立一个标准，用于识别时，脂质双层已达到稳定状态，使用分子动力学模拟技术，脂质双层的液晶相的不同组成的模拟在水溶液中的氯化钙$_2$作为电解质的存在下，在不同的浓度水平。在这方面，我们使用了两种不同的脂质双层系统：一种由288 DPPC（二棕榈酰磷脂酰胆碱）组成，另一种由288 DPPS（二棕榈酰磷脂酰丝氨酸）组成。在这个意义上，对于这两种类型的脂质双层，我们已经研究了一些脂质性质的时间演变，如每个脂质的表面积，氘序参量，脂质水合和脂质-钙的协调。从他们的分析中，很明显，每种属性都有不同的时间来实现平衡。发现以下顺序，从快的性质到慢的性质：离子的配位$\approx$氘序参量$>$面积每脂质$\approx$水合。因此，当脂质的水合或每个脂质的平均面积稳定时，我们可以确保脂质膜已经达到稳定状态。
2012-12-12 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Water permeation through stratum corneum lipid bilayers from atomistic simulations
角质层是皮肤的最外层，由被多层脂质包围的角质填充的刚性非活性角质细胞组成。脂质层负责皮肤的屏障性质。我们计算过量的化学势和扩散系数的水作为一个功能的深度在脂质双层与角质层的组成代表使用原子分子动力学模拟。在脂质双层内的水的过剩自由能的最大值被发现是两倍的水在磷脂双层在相同的温度下。与磷脂双层相比，渗透性随自由能势垒呈指数下降，降低了几个数量级。水分子穿过双层所需的平均时间通过在存在自由能垒的情况下求解Smoluchowski方程来计算。在300 K下，对于神经酰胺NS、胆固醇和游离脂肪酸的摩尔比为2：2：1的双层膜，我们估计了渗透率P=3.7e-9 cm/s，平均通过时间τ_{av}=0.69 ms，比已有的哺乳动物皮肤切片实验结果小30倍。
2009-07-09 cond-mat.soft
Structure and organization in inclusion-containing bilayer membranes
膜组织对于细胞功能如信号转导和膜运输是必不可少的。一个主要的挑战是要了解的横向异质结构的膜和膜的流动性存在的夹杂物。基于大量的实验证据的横向组织的脂质膜，在不同的夹杂物的存在下，共享令人惊讶的相似功能，我们首先提出了一个一般的模型系统的双层膜嵌入纳米夹杂物，并解释实验结果。在这里，疏水内含物是内在膜蛋白、嵌入膜中的胆固醇、疏水药物或用于生物医学应用的其他纳米颗粒的简单模型。结果表明，在中等夹杂物浓度下，形成富含脂质/夹杂物的筏状结构域，并随着夹杂物浓度的增加而消失.在高内含物含量下，由于脂质介导的内含物之间的有效吸引，发生内含物的链。同时，内含物的增加也会导致膜的增厚，内含物的分布经历了从位于双层中平面的一层到排列在双层的两个小叶中的两层结构的分层过渡。我们的理论预测解决膜和夹杂物之间的复杂的相互作用，提出了一个统一的机制，反映了有利于形成富含脂质的筏和空间排斥的夹杂物的均匀分散体的脂质的构象熵之间的竞争。
2007-11-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dependence of protein-induced lipid bilayer deformations on protein shape
膜蛋白通常使周围的脂质双层膜变形，这可以在膜蛋白的功能、调节和组织中发挥重要作用。膜弹性理论提供了一个美丽的描述蛋白质诱导的脂质双层变形，其中所有的物理参数可以直接从实验中确定。蛋白质诱导的脂质双层变形的膜弹性理论的分析处理主要集中在理想化的蛋白质形状与圆形截面，并与非圆形截面的蛋白质的微扰解。在这里，我们开发了一个边界值方法（BVM），允许建设非微扰的蛋白质诱导的脂质双层变形的非圆形蛋白质截面的解析解，为常数以及可变的边界条件沿双层蛋白质界面。我们将此BVM应用于蛋白质诱导的脂质双层厚度变形。我们的BVM再现可用的蛋白质与圆形截面和产量的解析解，蛋白质与非圆形截面，良好的协议与数值，有限元解。在此基础上，我们制定了一个简单的解析近似的双层厚度变形能与一般蛋白质的形状，并表明，适度偏离旋转对称性，这种解析近似是在良好的协议与BVM解决方案。使用BVM，我们调查蛋白质诱导的脂质双层厚度变形对蛋白质形状的依赖性，从而探索蛋白质形状和双层厚度变形的耦合如何影响蛋白质寡聚化和蛋白质构象状态的转变。
2022-08-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
From supported membranes to tethered vesicles: lipid bilayers destabilisation at the main transition
我们报告的结果有关的支持磷脂双分子层的不稳定在一个定义明确的几何形状。当从室温加热沉积在高度亲水性载玻片上的支撑磷脂膜时（即在凝胶相中具有脂质），在脂质的主要凝胶至流体转变温度周围观察到未结合。它导致形成相对单分散的囊泡，其中大部分仍然拴在支持的双层。我们解释这些意见的急剧下降的弯曲刚度模量$κ$在过渡区，结合弱的初始粘附能。在尺度参数的基础上，我们表明，我们的实验结果与这一假设是一致的。
2006-11-07 cond-mat.soft
Alpha-tocopherol inhibits pore formation in the oxidized bilayers
在生物膜中，α-生育酚（α-toc;维生素E）保护多不饱和脂质免受自由基的侵害。虽然α-toc与非氧化脂质双层的相互作用已被研究，但它们对氧化双层的作用仍不清楚。在这项研究中，原子分子动力学（MD）模拟氧化脂质双层进行了不同浓度的α-toc。研究了1-棕榈酰-2-月桂酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱（PLPC）脂质及其醛衍生物以1：1比例形成的双层膜。我们的模拟表明，氧化脂质自组装成聚集体与水的孔隙迅速发展的脂质双层。α-toc分子在脂双层中转运的自由能表明α-toc可以被动吸附到脂双层中。当α-toc分子以低浓度存在于含有氧化脂质的双层中时，水孔的形成变慢。在高α-toc浓度下，未观察到孔隙。基于模拟结果，我们提出α-toc抑制氧化脂质双层膜中孔形成的机制是：α-toc在膜-水界面捕获氧化脂质的极性基团，导致氧化脂质与两个小叶接触并引发孔形成的概率降低。这说明α-toc分子不仅能保护双分子膜免受氧化，而且在脂质过氧化后还能起到稳定双分子膜的作用。这些结果将有助于设计更有效的分子来保护膜免受氧化应激。
2016-11-22 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
A Simple Computer Model for Liquid Lipid Bilayers
我们提出了一个简单的粗粒度珠和弹簧模型的脂质双层。该系统已被开发，以再现的主要（凝胶-液体）过渡的生物膜上的中间长度尺度的几个纳米，是非常有效的从计算的角度来看。对于溶剂环境，提出了两种不同的模型。第一种模型通过将脂质的头部限制在两个平行的平面中来迫使脂质形成双层。在第二个模型中，双层是稳定的周围气体的“幻影”溶剂珠，不相互作用。这个模型只需要比第一个稍微多一点的计算时间，同时保留了完整的膜的灵活性。我们计算了两种模型的液-凝胶相边界，发现它们非常相似。
2005-05-31 cond-mat.soft
Nanoparticle-lipid interaction: Job scattering plots to differentiate vesicle aggregation from supported lipid bilayer formation
纳米材料对肺液或活细胞质膜的影响促使研究人员研究纳米颗粒和脂质囊泡之间的相互作用。最近的研究表明，纳米颗粒-脂质相互作用导致了广泛的结构，包括支持的脂质双层（SLB），颗粒吸附在表面或内化囊泡内，和混合的聚集体。今天，需要有简单的协议，可以容易地评估从颗粒和囊泡获得的结构的性质。在这里，我们应用连续变化的方法来测量工作散射图，并提供在各种情况下的散射强度的解析表达式。从建模和实验测量之间的比较出现的结果是，静电在协会中起着关键作用，但它是不足以诱导形成支持的脂质双层。
2018-09-21 cond-mat.soft physics.bio-ph
Attractive Interaction between Fully Charged Lipid Bilayers in a Strongly-Confined Geometry
我们研究了在一价反离子存在下高电荷脂双层之间的相互作用。中子和X射线反射率实验表明，带相同电荷的双层之间的水层比两性离子脂质薄，表明双层之间存在违反直觉的静电吸引相互作用。这种吸引力可以通过考虑强耦合极限内抗衡离子之间的相关性来解释，这超出了经典的泊松-玻尔兹曼静电理论。我们的研究结果表明，在一个高度受限的几何形状的强耦合连续理论的限制，并与水介电常数的减少，由于表面电荷诱导的水分子的取向是一致的。
2019-11-07 cond-mat.soft
Main phase transition in lipid bilayers: phase coexistence and line tension in a soft, solvent-free, coarse-grained model
我们设计了一个软的，无溶剂的，粗粒度的模型脂双层膜。的非键合的相互作用采取的形式的加权密度泛函，这使我们能够描述的热力学的自组装和包装效果的粗粒珠的状态方程的密度扩展和加权函数，正则化的微观珠密度，分别。通过双层厚度和热能尺度kT识别长度和能量尺度，该模型定性地再现了关键特征（例如，抗弯刚度、单位脂质分子的面积和可压缩性）。我们利用这个模型来研究双层膜的液相和凝胶相之间的主要相变。我们准确地定位使用自由能计算的相共存，并获得估计的裸露和热力学线张力。
2010-02-10 cond-mat.soft
Effect of an electric field on a floating lipid bilayer: a neutron reflectivity study
本文用中子反射率法研究了交变电场对磷脂双层膜的影响。我们报告的第一次可重复的波动幅度增加，导致完全解绑的浮动双层。结果与负静电表面张力的半定量解释一致。
2006-11-07 cond-mat.soft
Effects of Substrate Defects on Lipid Bilayer Compression Dynamics
体内和体外脂质双层通常由亚细胞结构、颗粒和人工基质支撑。底层结构的变形可以导致大的局部变形，因为双层变形以避免拉伸。在这项工作中，我们考虑的影响，通过模拟不同的双层连续和纳米多孔基板支持的底层基板内的缺陷。我们发现双层行为很大程度上取决于应变速率，并且衬底缺陷可能有助于压缩衬底的纳米管的形成。
2014-03-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
Anomalous diffusion of phospholipids and cholesterols in a lipid bilayer and its origins
结合广泛的分子动力学模拟的脂质双层系统的不同的化学组成与单轨迹分析，我们系统地阐明了随机性质的脂质运动。我们观察到亚扩散超过四个数量级的时间，清楚地延伸到亚微秒域。脂质运动微妙地取决于脂质化学、脂质相，特别是取决于胆固醇的存在。我们表明，分数朗之万方程运动普遍描述的脂质运动在所有阶段，包括凝胶相，并在胆固醇的存在下。这些结果强调了脂质双层中异常扩散的相关性和膜组合物的强烈影响。
2012-10-19 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Investigating Lipid Bilayer Self-Assembly and Formation of Ripple Phase: Insights from a Coarse-Grained Implicit Solvent Model
本文采用三珠刚性棒状脂质的粗粒化隐式溶剂模型，复现双层自组装并揭示分子刚性对波纹相Pbeta形成的关键作用。
2023-12-12 cond-mat.soft
Sterols sense swelling in lipid bilayers
在磷脂酰胆碱双分子层的模拟膜系统中，在主转变附近观察到双分子层的增厚（临界前行为，异常溶胀），这与温度呈非线性关系。甾醇、胆固醇和雄甾烯被用作时间分辨同时小角和广角X射线衍射研究中的传感器，以调查增厚的原因。我们观察到在纯脂质系统中的临界行为，以及与甾醇浓度小于15%。为了描述前临界行为，我们引入了前临界现象理论，数据的良好温度分辨率表明，涨落影响的理论需要修正。临界行为的主要原因似乎是双分子层的水合作用的变化。
1998-12-24 cond-mat.soft
Rheology of sliding leaflets in coarse-grained DSPC lipid bilayers
两亲性脂质双层改变它们沉积在其上的表面的摩擦性质。特别地，与原生表面相比，测量的滑动摩擦系数显著降低。在这项工作中，我们调查的DSPC（1，2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine）脂双层的数值粗粒模型的摩擦性能受到纵向剪切。叶片间的摩擦系数是从平衡拉动和松弛模拟获得的。特别是，我们获得了瞬态粘弹性响应的剪切双层。双层的机械响应被发现显着依赖于膜的物理状态，在流体中，但不是在凝胶区域的线性响应制度的证据。
2020-07-11 cond-mat.soft physics.bio-ph
Dynamics of an asymmetric bilayer lipid membrane in a viscous solvent
双层脂质膜（BLM）是许多生物系统的重要组成部分，在细胞和周围环境之间形成功能屏障。当膜从结构扰动松弛时，松弛的动力学取决于双层结构。我们提出了一个模型的BLM在粘性溶剂中，包括一个明确的描述的“厚”膜，其中单层小叶的厚度的波动耦合到该单层内的脂质密度的变化。我们发现色散关系描述了三种直观形式的双层运动，包括一个模式描述运动的单层间表面没有注意到以前在文献中。两个内在的长度尺度出现，有助于解释的动力学;众所周知的萨夫曼-德尔布鲁克长度和另一个，$\ell_r$，由单层间的摩擦。该框架还允许单层小叶之间的BLM参数的不对称性，这被发现耦合双层运动的动态模式。
2015-06-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
A machine learning assessment of the two states model for lipid bilayer phase transitions
本文利用机器学习分类算法识别DPPC脂质双层相变中的流体与凝胶态，在不预设序参量的情况下验证了两态模型对膜流动性的适用性。
2019-09-21 cond-mat.soft
Molecular motions in lipid bilayers studied by the neutron backscattering technique
我们报告了一个高能量分辨率的中子背散射研究，以探讨在纳秒时间尺度上的慢动作在高度取向的固体支持的磷脂双层模型系统DMPC -d54（氘代1，2-二肉豆蔻酰-sn-甘油-3-phoshatidylcholine），与重水水合。该技术允许区分不同分子组分在不同长度尺度下的迁移率的开始，例如脂质酰基链和水合水之间的膜堆，分别，并提供了一个基准测试的可行性，中子背散射调查这些样品系统。我们讨论了通过该技术观察到的脂质酰基链的冻结，并观察到第二次冻结转变，我们将其归因于水合水。
2005-04-17 cond-mat.soft
Hydrodynamic liquid crystal models for lipid bilayers
Institut für Wissenschaftliches Rechnen, Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学科学计算研究所）；Center for Systems Biology Dresden (CSBD)（德累斯顿系统生物学中心）；Cluster of Excellence Physics of Life (PoL), Technische Universität Dresden（德累斯顿大学生命物理卓越集群）
本文提出改进的脂双层模型，引入分子对齐标量参数，推导出不对称和对称脂双层的表面Landau-Helfrich和Beris-Edwards模型，扩展了传统模型对动态和分子自由度的描述。
2026-03-11 cond-mat.soft math-ph math.MP
Experimental determination of the entropic potential between supported fluctuating lipid bilayers
利用同步辐射，通过掠入射镜面和离面散射，确定了支撑浮置双层膜之间的相互作用势。我们的测量结果表明，浮动双层显着更多的水合比通常研究的多层膜，因此获得更多的内在性能的膜。在平衡时，相互作用势可以是两个数量级软比以前报道的，这可以解释为弱的静电相互作用，由于小部分（σ ~ 0.001 e $^-$ /nm $^2$）的双层中的电离脂质。我们的数据足够灵敏，可以区分文献中提出的熵排斥的不同函数形式和R的“软”势。Podgornik和V. Parsegian，Langmuir 8，557（1992）最恰当地描述了我们的数据。
2012-05-18 cond-mat.soft
Hydrogen Bond Networks Near Supported Lipid Bilayers from Vibrational Sum Frequency Generation Experiments and Atomistic Simulations
我们报告振动和频率产生光谱支持的脂质双层中的OH和CH伸缩信号探测在不同的盐浓度。原子模拟表明，盐对OH伸缩光谱的影响可以忽略不计，表明观察到的SFG强度变化是由于chi（3）和潜在的贡献。这些进一步分析在接触的精确零参考态。进一步的实验和模拟确定了在3200波数的两性离子DMPC脂质的PC头基处的界面水分子之间的特定氢键相互作用。
2018-03-03 cond-mat.soft
Relaxation of a Simulated Lipid Bilayer Vesicle Compressed by an AFM
利用粗粒分子动力学模拟，我们研究了双层囊泡的松弛，单轴压缩的原子力显微镜（AFM）悬臂。弛豫时间表现出很强的力依赖性。力-压缩曲线与最近的实验非常相似，其中巨大的单层囊泡以几乎相同的方式被压缩。
2016-10-19 cond-mat.soft physics.bio-ph
Simulation studies of stratum corneum lipid mixtures
我们目前的原子分子动力学的结果完全水合的双层组成的神经酰胺NS-24：0，游离脂肪酸24：0和胆固醇，以解决角质层（皮肤的最外层）脂质基质的不同成分对其结构特性的影响。与磷脂双层相比，含有神经酰胺分子的双层显示出更高的面内密度，因此显示出更低的被动转运速率。在生理温度下，对于探索的所有组合物比率，脂质处于具有有序脂质尾部的凝胶相中。然而，神经酰胺分子的两个尾部的长度的大的不对称性导致在双层中平面处的流体状环境。侧向压力曲线显示纯神经酰胺或任何两种组分混合物在整个双层中存在较大的局部变化。接近皮肤组成比，侧向压力波动被极大地抑制，来自两个小叶的神经酰胺尾部显著地相互交叉，小叶间区域的局部密度的凹陷降低，并且双层具有降低的弹性模量。这表明角质层脂质层中观察到的组成比是脂质结构对机械应力的良好屏障性质和稳定性的原因。
2009-07-03 cond-mat.soft
Dissipative particle dynamics simulation of critical pore size in a lipid bilayer membrane
我们用计算机模拟研究了脂双层膜中孔的临界半径。Ilton等人（2016）最近表明，均聚物膜中的成核孔可以增加或减少尺寸，这取决于它们是否大于或小于临界尺寸，该临界尺寸与膜厚度呈线性关系。使用耗散粒子动力学，基于粒子的模拟方法，我们研究了相同的情况下，其结构是由脂-水相互作用的脂质双层膜。我们模拟了一个穿孔膜，其中大于临界半径的孔增长，而小于临界半径的孔关闭，如Ilton等人的实验。通过改变系统参数，如每个脂质的颗粒数和周期性，我们还描述了任何初始尺寸的孔可以密封甚至保持稳定的情况，显示出从聚合物膜的脂质膜的行为的根本差异。
2017-10-18 cond-mat.soft q-bio.SC
Electrostatic interactions across a charged lipid bilayer
我们目前的理论工作，在水溶液中的带电的脂质双层的静电耦合的程度进行了分析的基础上的非线性泊松-玻尔兹曼理论。特别是，我们考虑一个单一的，大的宏离子的静电相互作用与两个并列的小叶的带相反电荷的脂质双层，其中的宏离子被允许优化其距离的膜。确定了三种制度：一个弱的和高的宏离子电荷制度，中间电荷密度的紧密宏离子膜接触的制度分开。相应的自由能被用来估计在层状阳离子脂质-DNA复合物的静电耦合的程度。也就是说，我们计算在何种程度上的一维DNA阵列在一个类似的lipoplex跨阳离子膜相互作用。我们发现，尽管低介电常数内的脂质膜，可以有一个显着的静电贡献的实验观察到的跨双层取向有序的DNA阵列。我们的近似分析模型的补充和支持的静电势和自由能的层状lipoplex几何形状的数值计算。为此，我们使用一种新的格子玻尔兹曼方法求解层状脂质复合物单胞内的非线性Poisson-Boltzmann方程。
2006-07-27 cond-mat.soft
Interplay of curvature-induced micro- and nanodomain structures in multicomponent lipid bilayers
我们讨论了不同的机制，曲率诱导域形成多组分脂膜，并提出了一个理论模型，使我们能够研究域之间的相互作用。该模型表示的膜由两个耦合的单层，其中每个携带一个额外的序参量字段描述当地的脂质组成。每个单层的自发曲率耦合到局部组合物，此外，相对单层上的脂质组合物彼此耦合。利用这个模型，我们在平均场近似下计算了双层膜的相行为。所得的相图令人惊讶地复杂，并揭示了各种相和相变，包括修饰的微区相，其中纳米区沿微区边界排列。我们的研究结果表明，外部膜张力可以用来控制多组分脂质双层中的纳米结构域（可能与脂“筏”相关）的横向组织。
2015-11-11 cond-mat.soft physics.bio-ph
Supported bilayers: combined specular and diffuse x-ray scattering
提出了一种分析支撑脂质双层膜镜面反射率和离镜面反射率的新方法。热波动和“静态”粗糙度引起的基板仔细考虑。从支持的双层和更复杂系统，包括吸附或接枝在基板上的双层和另一个“浮动”双层的例子。镜面反射率和非镜面反射率的组合分析允许精确测定吸附和浮动双层的结构，它们的张力，弯曲刚度和相互作用势。我们表明，这种新的方法提供了一个独特的机会，调查的现象，如吸附双分子层的protusion模式，并开辟了道路，调查更复杂系统，包括不同种类的脂质，胆固醇或肽。
2009-10-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase-separation transitions in asymmetric lipid bilayers
使用由脂质混合物制成的微米级脂质双层囊泡，研究了与脂质组合物的不对称性相关的相分离的形态学转变。完整的宏观相分离形态经历了一个过渡到微观相分离的形态通过一个lorate形态作为一个亚稳态。该转变导致通过重复的畴断裂事件出现单分散纳米尺寸的畴。此外，我们还利用描述相分离的含时Ginzburg-Landau模型和弯曲弹性膜对相变进行了数值验证，通过固定一个自由参数，这与实验结果定量一致.我们的研究结果表明，由于不对称的组合物的局部自发曲率起着至关重要的作用，在热力学稳定的微相分离的脂质双层。
2015-04-13 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Internal lipid bilayer friction coefficient from equilibrium canonical simulations
布朗运动理论的一个基本结果是迁移率和扩散常数之间的爱因斯坦-萨瑟兰关系。任何经典的线性响应输运系数服从类似的Einstein-Helfand关系。在这项工作中，我们展示了如何通过适当的概括爱因斯坦关系推导出脂双层的叶间摩擦系数。在实际情况中，必须特别注意在将系统耦合到恒温器时必须强制执行的系统质心位置的约束。
2022-05-06 cond-mat.soft physics.bio-ph
The order-disorder transition in model lipid bilayers is a first-order hexatic to liquid phase transition
利用分子动力学模拟研究了模型脂双层中的有序-无序转变。我们发现有序相是六方相。特别地，面内结构具有5-7个向错对的有限浓度，这些向错对在整个双层的平面中扩散，并且此外，面内结构表现出长程取向有序和短程平移有序。相反，无序相是液体。两相之间的过渡是一阶的。具体而言，它表现出滞后，共存表现出与毛细管缩放的接口。的接口和它的空间波动的位置进行了分析，从一个旋转不变的本地6倍取向顺序构造的空间场。作为有限界面张力的结果，必然存在预熔化有序相的膜结合溶质之间的组装的关联力。
2015-07-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Dynamic Implicit-Solvent Coarse-Grained Models of Lipid Bilayer Membranes : Fluctuating Hydrodynamics Thermostat
许多粗粒模型已被开发用于脂质双层膜的平衡研究。为了实现在模拟中访问的长度尺度和时间尺度难以达到完全原子分子动力学，这些粗粒度的模型提供了一个简化的分子自由度的描述，并经常删除完全表示的溶剂自由度。在这种隐式溶剂模型中，溶剂的贡献是通过有效的相互作用项内的自由能的有效潜力。在动力学研究中，常使用朗之万动力学。然而，对于双层内的许多动力学过程，这种方法是不够的，因为它忽略了重要的相关性和动力学的贡献，作为一个结果，将通过溶剂发生的动量转移丢失。为了解决这个问题，我们引入了一个新的恒温器的基础上波动的流体动力学的动态模拟隐式溶剂粗粒度模型。我们的方法将粗粒度的自由度耦合到一个随机连续场，该场同时考虑了溶剂流体动力学和热波动。我们表明，我们的方法捕捉到了重要的相关性，在使用传统的朗之万动力学进行模拟的脂质双层的动力学。对于平面双层片和双层囊泡，我们调查的扩散系数的脂质，空间相关性，和脂质流动的双层内。波动流体力学方法提供了一个很有前途的方式来扩展隐式溶剂粗粒脂质模型用于双层内的动态过程的研究。
2012-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Mechanical properties of anionic asymmetric bilayers from atomistic simulations
机械力转导是对机械应力的生物学反应，通常由机械力敏感（MS）蛋白在机械诱导的细胞膜变形后的激活启动。目前的挑战，以充分了解这一过程是预测如何脂双层变形后，施加机械应力。在这种情况下，现在已经确定阴离子脂质影响许多蛋白质的功能。在这里，我们测试的假设，阴离子脂质可以间接调节MS蛋白的脂质双层机械性能的改变。采用全原子分子动力学模拟，计算了生理浓度下含或不含磷脂酰丝氨酸（PS）或磷脂酰肌醇二磷酸（PIP2）的磷酸胆碱（PC）脂双层的弯曲刚度（KC）、面积压缩系数（KA）和表面剪切粘度（η m）。首先检查每个非对称双层模型的无张力小叶，并提出了在非对称双层中嵌入非对称通道的公式。来自两种不同尺寸的双层的结果一致地表明，通过PIP2在PC双层的下小叶中添加20%的表面电荷对其机械性能的影响最小，而PS使双层弯曲刚度降低了22%。作为比较，用30%胆固醇（一种已知的硬化类固醇脂质）补充富含PIP2的PC膜，产生所有三个机械常数的显著增加。成对张开模量的分析表明，双分子层弯曲刚度的阴离子脂质的效果在很大程度上取决于模拟过程中形成的阴离子脂质对的数量。在机械敏感压电通道的框架下讨论了双层弯曲刚度的潜在含义。
2021-05-08 cond-mat.soft physics.chem-ph
Lateral depletion effect on two-dimensional ordering of bacteriorhodopsins in a lipid bilayer: A theoretical study based on a binary hard-disk model
利用二元硬盘模型研究了细菌视紫红质在脂双层中的二维有序性。考虑到横向耗尽效应，计算了相图。从相图中获得了单体和三聚体蛋白质有序的临界浓度。临界浓度比同意与实验时，排斥的核心之间的相互作用的耗尽剂，即脂质，考虑。结果表明，耗竭效应在跨膜蛋白的缔合行为中起重要作用。
2020-11-12 cond-mat.soft physics.chem-ph
Fast Membranes Hemifusion via Dewetting between Lipid Bilayers
脂双层的行为对于理解细胞的功能性（如细胞之间的离子运输）非常重要。探索脂质双层和半融合状态的性质的标准程序通常使用支撑膜或囊泡。这两种技术在生物相关性或测量的可访问性方面都有几个缺点。在这篇文章中，使用优化的微流控方案，允许同时进行光学和电生理测量模型细胞膜之间的独立半融合状态的形成进行了研究。在第一步骤中，使用液滴界面双层（DiB）技术的变型在微流体装置内的期望位置处形成两个模型膜。在第二步骤中，使两个模型膜接触，形成单个半熔融状态。对于所有测试的脂质，独立膜之间的半融合状态在数百毫秒内形成，即比文献中报道的快几个数量级。半熔融态的形成是一个两阶段的过程，而第二阶段可以解释为一个去湿过程中的无滑移边界条件。所形成的半融合状态是长寿命的，并且当由所施加的电场触发时可以观察到单个融合事件，如对于单油酸甘油酯所证明的。
2014-09-20 cond-mat.soft
Under the influence of alcohol: The effect of ethanol and methanol on lipid bilayers
利用微观分子动力学模拟研究了323 K下短链醇类物质甲醇和乙醇对两种不同的完全水化脂双层体系的影响。结果表明，乙醇对膜的结构性能有较强的影响。特别是，双层变得更具流动性和渗透性：乙醇分子能够在约200 ns的典型时间尺度内穿透膜，而甲醇的时间尺度相当长，至少在微秒级。我们发现很好的协议与NMR和微量移液管的研究。我们还测量了醇类的分配系数和交叉事件的速率，即，分子穿过脂质双层并从一个小叶移动到另一个小叶所需的典型时间尺度。对于结构性质，二维中心的质量径向分布函数表示的可能性，准长程序的乙醇-乙醇的相关性相比，所有其他组合的液体样行为。
2004-08-05 cond-mat.soft
Cracking donuts and sorting lipids: Geometry controls archaeal membrane stability and lipid organization
Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学技术研究院）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
研究通过分子动力学模拟探讨古菌膜结构与曲率的关系，发现双层膜能维持所有曲率，而刚性双头脂质单层膜则会改变囊泡形状或破裂，揭示曲率-组成耦合是古菌膜重塑的物理特征。
2026-04-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Solid-supported lipid multilayers: Structure factor and fluctuations
我们提出了一个理论描述的热波动的固体支持的堆栈的脂质双层，消失的表面张力$γ= 0$的情况下，在连续近晶弹性的框架。该模型被成功地用于模拟薄（16个双层）DMPC样品的反射率分布下施加的渗透压和漫散射从厚（800个双层）堆栈。我们将我们的模型与先前存在的理论进行比较。
2015-04-09 cond-mat.soft
Swelling of phospholipid floating bilayers: the effect of chain length
研究了两个在本体水中稳定的脂质双层之间的平衡距离和在基底附近的平衡距离。样品由均匀的脂质双层组成，漂浮在硅单晶亲水表面上沉积的相同双层附近。脂质是饱和的二酰基磷酸胆碱，每条链的碳原子数n从16到20不等。平均值和r.m. s通过中子镜面反射率确定浮动双层的位置。在室温下制备样品（即脂质处于凝胶相），并在各种温度下进行测量，以便探索从凝胶相到流体相的整个过渡区域。数据已被解释在双层间的电位和膜波动之间的竞争，并用于估计的双层的弯曲刚度。
2003-06-26 cond-mat.soft
Hydrodynamic Collective Effects of Active Protein Machines in Solution and Lipid Bilayers
生物细胞中的细胞质和生物膜含有大量周期性改变其形状的蛋白质。它们是分子机器，可以作为分子马达发挥作用，或者在细胞中执行许多其他任务。我们分析了由活性蛋白质诱导的流体动力学流动对溶液或膜中其他被动分子的影响。我们发现，被动粒子的扩散常数大大增强。此外，当存在活性蛋白梯度时，发生被动颗粒的趋化性样漂移。在脂质双层中，这种效应是强烈非局部的，因此膜中的活性内含物有助于扩散增强和漂移。结果表明，在非平衡条件下，含活性蛋白质机器的系统中被动粒子的输运性质不同于热平衡条件下的系统。
2015-03-09 cond-mat.soft
Water activity in lamellar stacks of lipid bilayers: "Hydration forces" revisited
水活性及其相互作用的关系，稳定层状堆叠的混合脂质双层在其流体状态的影响，通过渗透压测量加上小角x-射线散射。（电中性）双层由卵磷脂、两性离子磷脂和Simulsol（一种具有乙氧基化极性头的非离子辅助表面活性剂）的各种比例的混合物组成。对于高度脱水的样品的渗透压曲线总是表现出“经典”的指数衰减，随着水化的增加，但取决于Simulsol卵磷脂的比例，它成为“绑定”或“未绑定”类型的更多的水溶胀系统。一个简单的热力学模型用于解释的结果，而不诉诸著名的，但难以捉摸的“水化力”
2016-01-04 cond-mat.soft
The thermal Casimir effect in lipid bilayer tubules
本文计算了半径为$R$、厚度为δ的介质管的热卡西米尔效应。该方法使用了场论的方法在巨正则系综。对Casimir自由能的主要贡献表现为-k_BTL kappa_C/R，产生趋向于使管收缩的吸引力。我们发现对于典型的脂膜t-小管的情况，kappa_C ~ 0.3。我们的结论是，除了在一个非常软的膜的情况下，这个力是不够的，以稳定这种管对弯曲应力，这往往会增加半径。
2004-10-25 cond-mat.soft
Direct Computation of Two-Phase Icosahedral Equilibria of Lipid Bilayer Vesicles
正确制定的连续模型的脂质双层膜提出了一个重大的挑战，计算力学。特别是，中表面的行为是一个二维流体，而膜抵抗弯曲很像一个弹性壳。在这里，我们考虑了一个著名的Helfrich-Cahn-Hilliard模型的两相脂质双层囊泡，将中表面的流动性，曲率弹性和相场。我们提出了一个系统的方法来直接计算具有二十面体对称性的膀胱配置，这已在实验中观察到，其数学存在最近已经建立。我们首先介绍了一个径向图形配方，以克服与传统的拉格朗日描述内的流动性的困难。我们使用所谓的细分曲面有限元法结合二十面体对称网格。由此产生的离散方程是良好的条件和继承下的二十面体群的表示等变性。我们使用群论的方法，以获得一个减少的问题，捕获所有二十面体对称的解决方案的完整问题。最后，我们探索我们的简化模型的行为，改变数学模型中存在的许多物理参数。
2016-06-19 cond-mat.soft
Area per Lipid in DPPC-Cholesterol Bilayers:Analytical Approach
DPPC-胆固醇双层中每个分子的面积非线性地依赖于胆固醇浓度。使用灵活的字符串模型的脂质膜，我们计算面积每分子在DPPC胆固醇混合物中的生物相关的浓度范围。几个参数的模型进行了优化，一个完美的协议与面积每脂质数据可从分子动力学模拟。亲水界面处的侧向压力γ与胆固醇浓度成比例。非线性是由于分子的化学平衡面积对γ的非线性依赖性而产生的。DPPC脂质被建模为有限厚度和给定弯曲刚度的柔性绳，而胆固醇分子被建模为有限厚度和无限刚度的刚性杆。使用拟合的参数来再现每分子面积对胆固醇浓度的依赖性，我们进一步计算了DPPC脂链的NMR序参量和热面积膨胀系数的模型预测。该模型的微观性质允许考虑广泛的热力学现象。
2015-01-12 cond-mat.soft
