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。
2014-06-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
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。
2015-03-23 cond-mat.soft physics.bio-ph
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。
2002-05-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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。
1999-05-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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。
2010-04-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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。
2015-03-05 cond-mat.soft physics.bio-ph
Adhesion of membranes via actively switched receptors
我们考虑一个理论模型的膜与粘合剂受体，或贴纸，积极切换两个构象状态之间。在它们的“开”状态下，粘着剂与并置膜中的配体结合，而在它们的“关”状态下它们不与配体相互作用。我们发现，膜的厚度敏感地依赖于构象转换过程的速率。这种依赖性反映在中间切换速率下的共振中，这可能导致大的膜分离和解结合。我们的研究结果可能会提供新的机制，生物或仿生膜的控制粘附的见解。
2005-12-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.SC
Lateral diffusion of receptor-ligand bonds in membrane adhesion zones: Effect of thermal membrane roughness
细胞的粘附是由膜受体介导的，所述膜受体结合到并列细胞膜中的互补配体。通常认为，膜-膜粘附区中的移动受体-配体键的侧向扩散比未结合的受体和配体的扩散慢。我们发现，这种放缓不仅是由结合的受体-配体复合物的较大尺寸，但也由膜形状的热波动。我们将两个粘附的膜模拟为通过受体-配体键固定在一起的弹性片，并使用蒙特卡罗模拟研究键的扩散。在我们的模型中，波动减少键扩散常数在平面膜中的一个因素接近2的生物相关制度的小键浓度。
2007-03-19 cond-mat.soft
Membrane adhesion and domain formation
我们回顾了粘附诱导的生物膜相行为的理论结果。重点是模型中的膜表示为离散的弹性片嵌入粘附分子。我们提出了几种机制，导致在粘附过程中形成的域，并讨论了蒙特卡罗模拟中获得的畴图案的时间依赖性的演变。模拟的图案动力学具有惊人的相似性，在T细胞粘附过程中观察到的图案演变。
2007-09-23 cond-mat.soft q-bio.SC
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。
2016-07-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Adhesion-induced lateral phase separation of multi-component membranes: the effect of repellers and confinement
我们提出了一个理论研究的粘附诱导的横向相分离的膜与短贴纸，长贴纸和排斥限制在两个硬壁之间。研究了约束和排斥体对横向相分离的影响。我们发现，横向相分离的贴纸的临界潜在深度增加的硬壁之间的距离减少。这表明限制诱导或力诱导的混合贴纸。我们还发现，硬排斥倾向于增强，而软排斥倾向于抑制粘附诱导的横向相分离。
2008-11-23 cond-mat.soft
Adhesion of membranes via receptor-ligand complexes: Domain formation, binding cooperativity, and active processes
细胞膜通过锚定的受体和配体分子相互作用。关于细胞粘附的中心问题涉及这些膜锚定分子的结合亲和力，导致在粘附过程中观察到的受体-配体结构域的机制，以及细胞骨架和其他活性过程的作用。在这篇综述中，这些问题从理论的角度来解决。我们专注于模型中的膜被描述为弹性片，和锚定分子的受体和配体。在这些模型中，纳米尺度上的热膜粗糙度导致锚定受体和配体分子的合作结合，因为受体-配体结合使膜平滑并促进额外键的形成。在蒙特卡罗模拟中观察到的受体结构域的模式指向细胞粘附中自发和主动过程的联合作用。由受体和配体分子介导的相互作用可以通过取决于分子的浓度和结合能的有效膜粘附电位来表征。
2009-06-09 cond-mat.soft q-bio.SC
Effect of a Microscopic Roughness on Biological Adhesion of a Spherical Capsule
通过计算机模拟，这项工作解决了可变形的球形胶囊粘附到由周期性阵列的支柱组成的微粗糙表面。根据微浮雕形貌，已经观察到三种不同的粘附状态：1）弱粘附而没有膜的变形（fakir状态）; 2）强粘附，具有胶囊膜的变形并结合到底壁（嵌套或接触状态）; 3）通过微柱刺穿胶囊。已经发现，周期性的微浮雕意味着胶囊在粗糙表面上的有利定位。
2018-10-06 cond-mat.soft physics.bio-ph
Stochastic elastohydrodynamics of contact and coarsening during membrane adhesion
University of Oslo（奥斯陆大学）
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。
2025-06-13 cond-mat.soft physics.bio-ph
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。
2019-09-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
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。
2012-07-11 cond-mat.soft
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。
2023-07-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
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。
2006-10-01 cond-mat.soft
Segregation of receptor-ligand complexes in cell adhesion zones: Phase diagrams and role of thermal membrane roughness
免疫细胞的粘附区，即“免疫突触”，具有受体-配体复合物的特征结构域。结构域的形成可能是由受体-配体复合物的长度差异引起的，并且已经在T细胞粘附到具有锚定配体的支撑膜的实验中进行了研究。对于具有结合细胞膜中受体TCR和LFA 1的两种类型的锚定配体MHCp和ICAM 1的支撑膜，已经观察到在宽范围的配体浓度和亲和力下细胞粘附区中TCR-MHCp和LFA 1-ICAM 1复合物的结构域的共存。对于支持膜与长和短的配体结合到相同的细胞受体CD 2，相反，域共存已观察到一个相当窄的配体浓度比。在这篇文章中，我们确定了详细的相图细胞粘附支持膜与细胞粘附的物理模型。我们发现了一个特性的差异之间的粘附场景中，两种类型的配体在支持膜结合（i）相同的细胞受体或（ii）两种不同的细胞受体，这有助于解释实验观察。我们的相图完全包括纳米尺度上的细胞膜的热形状波动，这导致域形成的临界点和受体和配体的合作结合。
2010-07-22 cond-mat.soft q-bio.SC
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。
2002-10-18 cond-mat.soft
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。
2018-08-01 cond-mat.soft
Peeling dynamics of fluid membranes bridged by molecular bonds: moving or breaking
生物粘附是复杂生物体在多尺度下运行的关键机械功能。在细胞尺度上，细胞-细胞粘附是显著可调的，以在发育、稳态和疾病期间实现内聚性和延展性。这种可适应的粘附力由嵌入流体膜中的横向移动分子之间的瞬时键物理支持。因此，与固体-固体或固体-流体界面处的特定粘附不同，流体-流体界面处的剥离可以通过破坏键、通过移动键或通过两者的组合来进行。由键迁移率提供的额外自由度如何改变剥离的机制尚不清楚。为了解决这个问题，我们开发了一个理论模型耦合自洽扩散，反应和力学。横向迁移率和反应速率决定了不同的剥离方式。在扩散主导的Stefan型机制中，键运动建立了自稳定动力学，从而增加了有效粘附断裂能。一个反应主导的政权表现出旅行剥离解决方案，小规模扩散和边缘解约束控制剥离速度。在一个混合的反应扩散制度，加强键运动的竞争与削弱键断裂力依赖的方式，定义的强度的粘附补丁。反过来，贴片强度取决于分子性质，如键刚度，力敏感性，或拥挤。因此，我们建立的物理规则，使可调的凝聚力在细胞组织和工程仿生系统。
2022-03-04 cond-mat.soft physics.bio-ph
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。
2009-06-02 cond-mat.soft q-bio.BM
Binding equilibrium and kinetics of membrane-anchored receptors and ligands in cell adhesion: insights from computational model systems and theory
细胞膜的粘附是由膜锚定受体和配体蛋白的结合介导的。在这篇文章中，我们回顾了最近的结果，从模拟和理论，导致新的见解，这些蛋白质的结合平衡和动力学是如何影响的膜和膜锚定和分子特性的蛋白质。模拟和理论都表明，结合平衡常数K2D和锚定的受体和配体在其“二维”（2D）的膜环境中的开和关速率常数强烈依赖于膜粗糙度从热激发的形状波动的纳米尺度。通过模拟证实的最新理论提供了K2D与缺乏膜锚并且在三维（3D）中自由扩散的受体和配体的可溶性变体的结合常数K3D之间的一般关系。
2016-06-14 cond-mat.soft q-bio.BM q-bio.SC
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。
2024-02-11 cond-mat.soft
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。
2023-01-19 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
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。
2023-08-15 cond-mat.soft
Switchable Wetting of Stimulus Responsive Polymer Brushes by Lipid Vesicles: Experiments and Simulations
我们接枝聚丙烯酸刷含有半胱氨酸侧链在一个确定的表面密度的平面脂质膜。镜面X-射线反射率数据表明，除了镉离子诱导的聚合物刷层的压实和调制的脂囊泡的粘附。诱导从非润湿到部分润湿状态的切换的临界阈值水平，[Cd 2 +] = 0.25 mM，由显微干涉法确定。囊泡和刷之间的相互作用进行了评价的高度波动的膜接触刷和囊泡的形状附近的表面。为了分析这些实验，我们通过模拟研究了轴对称囊泡在有限范围膜-基底相互作用和浮力下的粘附。我们发现，当地的横向条件，有关的最大曲率在边缘的粘附区的粘附强度仍然相当准确。因此，虽然在实验上不可能在零浮力下制备囊泡，但我们可以使用横向条件来估计粘附强度。然而，粘附图显着修改了有限范围的膜-基底相互作用和浮力。对于向下的浮力，囊泡仅仅沉积到衬底上，并且没有平均场粘附转变。对于向上的浮力，粘附的囊泡最多是亚稳定的。因此，平均场的粘附转变只能发生在消失的浮力。只有零范围的膜-基底相互作用不发生二阶粘附转变在有限的相互作用强度。对于任何有限程相互作用，当膜-基底相互作用从排斥变为吸引时，过渡发生。我们提出了一个粘附图作为粘附强度和浮力的函数，并比较囊泡的粘附行为的润湿行为的液滴。
2022-03-28 cond-mat.soft
Theory of cell membrane interaction with glass
细胞膜与玻璃的相互作用有三种方式-紧密和松散的粘附，由排斥分开。解释包括水合作用，本文评估的离子相关和离子屏蔽静电，和电磁波动的距离的函数之间的表面的压力。结果与紧密粘附能（0.5-3 vs 0.4-4 mJ/m2）、脱离压力（7.9 vs 9 MPa）和峰值排斥（3.4-7.5 vs 5-10 kPa）的数据一致，也匹配排斥的距离依赖于主要来自波动的空间压力的重整化。
2021-03-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
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。
2014-09-08 cond-mat.soft
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。
2019-02-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
2010-11-28 cond-mat.soft
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。
2011-04-21 cond-mat.soft
Channel-Facilitated Molecular Transport Across Membranes: Attraction, Repulsion and Asymmetry
利用精确可解的离散随机位点结合模型，从理论上研究了分子跨膜通道的转运。结果表明，分子与通道之间的相互作用势对迁移动力学有很强的影响。孔中存在吸引性结合位点加速了膜外小浓度的颗粒电流，而令人惊讶的是，对于大浓度，排斥性结合位点产生最佳的运输。此外，相互作用势的不对称性也强烈地影响通道输运。这些现象的机制进行了讨论，在结合位点的粒子动力学的细节。
2006-10-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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。
2013-05-15 cond-mat.soft
Lipid membrane-mediated attractions between curvature inducing objects
膜蛋白的相互作用对于许多生物过程至关重要，例如细胞运输、细胞分裂和神经细胞之间的信号转导。理论上的考虑导致了这样的想法，即膜本身介导蛋白质自组织在这些过程中，通过最小化膜曲率能量。在这里，我们提出了一个相结合的实验和数值研究中，我们直接量化这些相互作用的第一次。在我们的实验模型系统中，我们通过粘附胶体颗粒来控制脂质膜的变形。使用共聚焦显微镜，我们建立了这些膜变形导致一个有吸引力的相互作用力，导致可逆的结合。吸引力延伸超过2.5倍的颗粒直径，并且具有三倍于热能（-3.3 kT）的强度。系统的粗粒度蒙特卡罗模拟与实验结果非常吻合，并证明了测量的相互作用与长度尺度无关。我们的实验和数值计算结果相结合，揭示了膜曲率作为一个共同的物理起源之间的相互作用的任何膜变形的对象，从纳米大小的蛋白质到微米大小的颗粒。
2016-11-24 cond-mat.soft physics.bio-ph
Modelling cellular spreading and emergence of motility in the presence of curved membrane proteins and active cytoskeleton forces
真核细胞在生物体的正常发育过程中粘附于细胞外基质，形成静态粘附以及在细胞运动期间。我们研究这个过程中，考虑一个简化的粗粒度模型的囊泡，具有均匀的粘附能与一个平面基板，移动弯曲的膜蛋白和主动力。我们发现，高浓度的弯曲蛋白单独增加的囊泡的扩展，通过弯曲蛋白在高曲率囊泡-基底接触线的自组织，从而减少在囊泡边缘的弯曲能量惩罚。这在低裸囊泡-基底粘附的状态中是最显著的。当这些弯曲的蛋白质诱导伸缩力时，代表肌动蛋白细胞骨架，我们发现有效的扩展，以片状伪足的形式。最后，发现相同的扩散机制包括产生能动表型所需的最小成分集。
2021-01-01 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
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。
2025-02-15 cond-mat.soft
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。
2013-03-22 cond-mat.soft
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。
2024-04-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Long-range attraction of particles adhered to lipid vesicles
许多生物系统将脂质膜的薄片折叠成复杂的三维结构。这种微观折纸通常由蛋白质在膜上的吸附和自组装介导。作为研究吸附介导的相互作用的模型系统，我们研究了粘附在脂质囊泡上的微米颗粒的集体行为。我们使用粒子轨迹的极大似然分析来估计胶体相互作用。当粒子被一个张力膜高度包裹时，我们观察到强烈的长程吸引力，典型的结合能为150 $k_B T$，并且有显著的力延伸到几微米。
2016-10-10 cond-mat.soft physics.bio-ph
Statistical thermodynamics of membrane bending mediated protein-protein attraction
整合膜蛋白使周围的双分子层变形，产生影响远处蛋白质的长程力。这些力可以是吸引力或排斥力，取决于蛋白质的形状、高度、与双层的接触角以及局部膜曲率。虽然相互作用能不是成对加和的，但对于足够低的蛋白质密度，热力学性质仅取决于对相互作用。在这里，我们计算对相互作用的潜力和熵的贡献的二维渗透压的非环状蛋白质的集合。与直接的短程相互作用如范德华、疏水或静电相互作用相反，局部膜高斯曲率和蛋白质椭圆率都可以在两个蛋白质之间诱导吸引力，距离可达它们典型半径的十倍。对于平坦的膜，弯曲刚度的$\sim 30k_{B}T$，和适度的椭圆，我们发现热平均吸引力的相互作用顺序$\sim 2k_{B}T$。这些相互作用可能在蛋白质聚集的中间阶段发挥重要作用。
2000-01-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Effective Attraction Interactions between Like-charge Macroions Bound to Binary Fluid Lipid Membranes
利用积分方程理论的液体二元混合流体脂质膜，我们研究了膜介导的大离子之间的相互作用和中性和带电的脂质由于结合大离子的重新分配。我们发现，当结合大离子浓度无限稀释时，对大离子间吸引势的主要贡献是膜中性脂与带电脂之间的线张力，而桥连效应也对吸引力有贡献。随着带电脂质的相对浓度的增加，我们观察到一个排斥-吸引-排斥的潜在转变，由于脂质的线张力和屏蔽静电大离子-大离子相互作用之间的竞争。对于有限浓度的大离子，吸引的主要特征类似于无限稀释的情况。然而，由于形成带电脂质-大离子复合物的相互作用，在这种情况下，由单个大离子诱导的重新分布的二元脂质的线张力降低，并且吸引势的最大值将向带电脂质浓度的较高值移动。
2006-11-04 cond-mat.soft
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。
2005-10-16 cond-mat.soft
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）]。
2000-02-15 cond-mat.soft q-bio
A curvature-driven effective attraction in multicomponent membranes
我们研究了封闭的液膜，由于其组分的化学和物理性质的差异而分离成三相。相的形状和面内膜排列通过相特定的弯曲能和线张力耦合。我们使用模拟退火蒙特卡罗模拟找到低能量的结构，允许相排列和膜形状放松。三相系统是最简单的系统，其中有多个界面对，使我们能够分析界面的偏好和成对不同的线张力。我们观察到系统的偏好接口对，最大限度地提高自发曲率的差异。从模式选择的角度来看，这是一个有效的吸引力之间的阶段，最不同的自发曲率。我们表明，这种有效的吸引力是足够强大的，即使这些阶段之间的接口是最惩罚线张力。这种效果是由几何体驱动的，而不是由任何显式的组件-组件交互驱动的。
2012-07-31 cond-mat.soft
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
Undulation Amplitude of a Fluid Membrane in a Near-Critical Binary Fluid Mixture Calculated beyond the Gaussian Model Supposing Weak Preferential Attraction
我们计算的形状波动的均方振幅-一个相等的时间相关性-一个几乎平面的流体膜浸没在一个近临界二元流体混合物。一种流体组分通常优先被膜吸引，并且由于接近临界状态而变得更加集中在膜周围。这产生渗透压，渗透压影响振幅。振幅也受到与膜一起移动的混合物的可逆动力学的影响。通过假设高斯自由能泛函和弱优先吸引力，作者之前证明了膜的回复力中添加了一个新项，并且往往会抑制振幅。不假设这两种情况，但仍然集中在波长大于相关长度的模式，我们在这里计算无张力膜的振幅。首先，在高斯模型中，我们解决的控制方程显示，对于长波长，附加项成为主要的，虽然减少流体动力学效应使其数值因子约为以前的结果的一半。该项的变化并不随波长单调变化，这主要是由诱导质量的变化引起的。其次，假设临界成分远离膜，我们计算的振幅超出了高斯模型的制度。如果将相关长度解释为靠近膜的相关长度，则该结果与高斯模型中的相应结果大致一致。
2017-04-19 cond-mat.soft
Attraction of Meso-Scale Objects on the Surface of a Thin Elastic Film Supported on a Liquid
本文研究了两平行刚性柱体在弹性薄膜表面的相互作用。由于拉伸膜的曲率引起的表面的多余能量引起圆柱体的吸引力，当圆柱体下降到液体中同时仍然漂浮在膜上时，该吸引力可以通过它们的重力势能的变化来量化。虽然实验结果符合从系统的引力能和弹性能平衡所预测的趋势，但有些低估。这种差异的起源是圆柱体和弹性膜之间的粘附力的滞后，其不允许总可用能量转化为重力势能，因为当圆柱体彼此接近时，在拉伸圆柱体后面的膜时回收了总可用能量的一部分。修正的模型占粘附滞后的影响，提高了理论和实验结果之间的一致性。通过在弹性膜顶部引入薄水凝胶层，可以显著降低粘附滞后的贡献，该薄水凝胶层以戏剧性的方式增强圆柱体（以及刚性球体）的吸引范围。凝胶中的形态不稳定性将波纹路径投射到小球的运动，从而导致大量颗粒沿着其缺陷聚集。这些观察结果表明，一个薄的水凝胶层上支持的可变形的弹性膜提供了一个有效的模型系统，以研究弹性和缺陷介导的相互作用的颗粒在其表面上。
2014-08-07 cond-mat.soft
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。
2015-04-16 cond-mat.soft physics.bio-ph
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。
2012-02-21 cond-mat.soft q-bio.SC
Repulsion and attraction in the interactions of opposite membrane deformations
本文实验研究了巨型单层囊泡膜上相反方向形变之间的相互作用，发现完全包裹颗粒被膜管排斥，而部分粘附的Janus颗粒被吸引，为蛋白质协同组装及微塑料与细胞膜相互作用提供了定量见解。
2024-11-25 cond-mat.soft
Oil drop deposition on solid surfaces in mixed polymer-surfactant solutions in relation to hair- and skin-care applications
研究了表面活性剂和阳离子聚合物混合溶液中油滴在固体基底上的沉积。所用的阴离子表面活性剂是十二烷基醚硫酸钠（SLES）和磺化甲酯（SME）;两性离子表面活性剂是椰油酰胺丙基甜菜碱（CAPB）。提出了一种研究液滴在不同疏水性基底上粘附性的新方法--压滴法。PDM允许人们在初始溶液的不同稀释程度下检测液滴粘附的存在或不存在，从而确定液滴粘附的阈值浓度。结果表明：在阴离子表面活性剂存在下，CAPB含量的增加抑制了油滴的沉积; SME比SLES更容易提供油滴粘附; NaCl的加入增强了油滴的粘附，而椰油酸单乙醇酰胺（CMEA）抑制了油滴的沉积;在没有聚合物存在下没有观察到油滴粘附。液滴-基底粘附力被解释为作用表面力：聚合物桥接吸引力;吸附聚合物刷段之间的疏水吸引力和静电力。从应用的角度来看，PDM实验使人们能够比较个人护理制剂中各种组分的性能，并优化它们关于油滴沉积的组成。
2019-05-27 cond-mat.soft physics.chem-ph
Indentation of solid membranes on rigid substrates with Van-der-Waals attraction
我们重新审视的压痕的薄固体片的大小$R_{sheet}$悬挂在一个圆形的孔半径$R \ll R_{sheet}$在一个光滑的刚性基板，解决孔的边缘的边界条件的影响。引入一个基本的理论模型的范德瓦尔斯（VdW）片基板的吸引力，我们展示了戏剧性的效果，取代夹紧条件（Schwerin模型）与滑动条件，从而支持的一部分的片材被允许滑向压头和放松诱导环向压缩通过埃尺度的偏转从热力学平衡（由VdW势确定）。我们强调的可能性，压痕力$F$可能不会表现出通常预期的立方依赖于压痕深度（$F\propto δ^3$），其中比例常数由片材的拉伸模量和孔的半径$R$决定，而是{ \emph{pseduo-linear} }响应，$F \propto δ$，其中比例常数由弯曲模量、VdW吸引力，以及纸张的尺寸$R_{sheet} \gg R$。
2020-08-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
