Numerical studies of triangulated vesicles with anisotropic membrane inclusions
本文采用偏曲率模型与 Monte-Carlo 方案模拟含各向异性内含物的动态三角化囊泡，揭示取向序和相互作用对球茎、细颈及长管形态的影响。
2024-03-05 cond-mat.soft physics.bio-ph
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
Microscopic membrane elasticity and interactions among membrane inclusions: Interplay between the shape, dilation, tilt and tilt-difference modes
一个唯象的朗道弹性的形状，扩张，和脂质倾斜的双层膜的开发。形状模式与单分子层倾斜的和耦合，而膨胀模式与单分子层倾斜的差耦合。膜夹杂物之间的相互作用进行了讨论。内含物改变膜厚度和/或由于其凸形或凹形而引起倾斜差，产生膨胀引起的吸引和倾斜差引起的排斥。由此产生的相互作用可以稳定2D晶体相，当膨胀倾斜差耦合较大时，可能存在不同晶格间距。有利于晶体的包裹体是那些具有长凸或短凹疏水核的包裹体。由于夹杂物的圆锥形状，它们会引起局部膜曲率，从而相互排斥。在短的夹杂物分离，与夹杂物的锥角相媲美的倾斜发展：它放松膜曲率，减少排斥。在大的分离处，倾斜消失，不管形状倾斜耦合的值是多少。
1998-10-22 cond-mat.soft
Budding and vesiculation induced by conical membrane inclusions
脂质双层中的圆锥形内含物产生膜的总体自发曲率，其取决于内含物的浓度和几何形状。例子是完整的和附着的膜蛋白，病毒和脂质结构域。我们提出了一个分析模型来研究出芽和囊泡的脂双层膜，这是基于膜的弯曲能和平移熵的夹杂物。如果夹杂物被放置在具有相似曲率半径的膜上，则它们的排斥性膜介导的相互作用被屏蔽。因此，对于高内含物密度，内含物聚集，诱导芽形成，并最终形成囊泡。已经与弯曲能量单独我们的模型允许预测芽半径。然而，在内含物诱导单个大囊泡分裂成两个较小囊泡的情况下，仅弯曲能就预测较小囊泡具有不同的尺寸，而平移熵有利于形成相等尺寸的囊泡。我们的结果与最近的计算机模拟吻合得很好。
2009-10-16 cond-mat.soft
The internal states of active inclusions and the dynamics of an active membrane
本文提出了一个含脂类和双态活性包体的双组分流体膜的理论模型。在强的包裹体活动下，由于泵驱动的波动或高曲率激发的包裹体的聚集，膜可以是不稳定的。根据内含物的结构细节，内含物的活性构象变化也可以在膜上诱导有限尺寸的区域。在长波长下，稳定的膜具有类似于忽略内含物内部状态的先前研究的高度波动光谱。对于无张力膜，$<h({\bf q}_{\perp}, t)h(-{\bf q}_{\perp}, t)> \sim T_{eff} q_{\perp}^{-4}$，其中$T_{eff}$是取决于包合物活性细节的有效温度。
2003-06-25 cond-mat.soft q-bio
Dynamic phase separation of fluid membranes with rigid inclusions
膜的形状波动诱导刚性夹杂物之间的吸引力的相互作用。以前的分析研究表明，涨落引起的对相互作用是相当小的相比，热能，但也不能忽略多体相互作用。在这篇文章中，它是数字显示，形状波动确实导致动态分离的膜成不同的夹杂物浓度的阶段。夹杂物尺寸越大，横向相分离的趋势越大。大的夹杂物在非常小的夹杂物浓度和相对较小的夹杂物弹性模量值下聚集。
2002-10-22 cond-mat.soft
N-body Study of Anisotropic Membrane Inclusions: Membrane Mediated Interactions and Ordered Aggregation
研究了柔性流体膜中局部各向异性曲率夹杂的集体行为。计算了一般各向异性夹杂的N体相互作用能，包括多体相互作用。发现夹杂物之间的长程吸引力相互作用足够强以诱导聚集。蒙特卡罗模拟表明，从紧凑的集群的过渡到聚集线或圆。这些结果可能与生物膜中的蛋白质或与表面活性剂膜结合的胶体颗粒有关。
1999-09-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Attractive asymmetric inclusions in elastic membranes under tension: cluster phases and membrane invaginations
上下不对称的夹杂物使弹性膜产生局部的自发曲率。当它们中的几个被插入同一个膜时，它们感受到由膜介导的有效力，既有弹性又有熵的性质。继Dommersnes和Fournier在消失的紧张局势的情况下[Eur。Phys.J.B12，9（1999）]，并且还使用伪分析胶束化理论，我们导出了当它们也受到附加的短程吸引相互作用时不对称包体组装体的统计力学。我们的主要结论是，一般来说，当膜处于张力下时，这些夹杂物在平衡状态下以小簇的形式存在，导致局部膜内陷。我们还提出了一种新的曲率诱导的分层机制：当夹杂物施加相反符号的局部曲率共存时，它们往往在现实条件下在不同的集群分层。这项工作具有潜在的影响，在生物脂质双层中嵌入的蛋白质的热力学的背景下。
2013-07-30 cond-mat.soft
Hydrodynamic aggregation of membrane inclusions due to non-Newtonian surface rheology
本研究利用洛伦兹互易定理，揭示了非牛顿表面流变学导致的膜包裹体间长程水动力相互作用，提出蛋白质聚集机制，并通过平均场模型和数值模拟验证了六角晶体的形成。
2023-04-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Curvature Instability of Membranes near Rigid Inclusions
在多组分膜中，内部标量场可能与膜曲率耦合，从而使膜弹性常数重整化并使平坦膜不稳定。在这里，一般弹性理论的膜被认为是采用四次曲率展开。对长棒状夹杂附近的薄膜形状及其变形能进行了解析研究。在可以忽略端部效应的极限下，膜对这种夹杂物的非线性响应以精确的形式存在。值得注意的是，新的形状的解决方案时，膜曲率不稳定，表现为负刚度。在不稳定点附近（即刚性消失时），膜由四次项稳定，从而产生新的长度尺度和形状及其能量分布的新尺度指数。在夹杂物处施加力引起的接触角提供了一种通过实验确定四次曲率模量的方法。
2017-08-25 cond-mat.soft
Fluctuations of the Casimir-like force between two membrane inclusions
虽然卡西米尔力与它们的涨落是分不开的，但人们对软物质系统中的这些涨落知之甚少。我们使用膜应力张量来研究膜介导的类Casimir力的波动。这种方法使我们能够恢复两个夹杂物之间的Casimir力，并计算其方差。我们证明了Casimir力是由它的涨落决定的。此外，当夹杂物之间的距离d从无穷大减小时，卡西米尔力的方差减小为-1/d^2。这种距离依赖性与卡西米尔力本身有着共同的物理起源。
2010-06-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Finite-size Domains in a Membrane with Two-state Active Inclusions
我们提出了一个模型，导致在生物膜的非平衡有限尺寸域的形成。我们的模型考虑了包裹体的主动构象变化以及包裹体密度和膜曲率之间的耦合。利用蒙特卡罗模拟研究了两种不同相互作用的特殊情况。在情况（i）中，激发态夹杂物倾向于聚集。在（ii）情况下，基态包裹体倾向于聚集。当夹杂物密度不耦合到当地的膜曲率，在情况下（i）的典型的长度尺度（$\sqrt{M}$）的夹杂物簇的激发率（$K_{on}$）显示弱依赖性（$K_{on}$）的广泛的$K_{on}$，但快速增加时，$K_{on}$变得足够大;在情况下（ii）的$\sqrt{M}\sim {K_{on}}^{-{1/3}}$广泛的$K_{on}$。当包裹体密度与局部膜曲率耦合时，曲率耦合提供了包裹体团簇的上限。在情况（i）（情况（ii））中，当$K_{off}$（$K_{on}$）足够大使得基态（激发态）夹杂物没有足够的时间聚集时，夹杂物的形成被抑制。我们还发现，在膜中的夹杂物的流动性取决于夹杂物的曲率耦合。我们的研究提出了在生物膜中产生有限尺寸域的可能机制。
2005-12-07 cond-mat.soft
Translational diffusion coefficients of membrane protein aggregates in free and supported lipid membranes
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文通过Kirkwood-Riseman理论研究了膜蛋白聚集体在自由和支撑脂膜中的扩散行为，揭示了流体动力学相互作用对扩散系数的影响，并提出了一种有效计算方法。
2025-11-30 cond-mat.soft physics.bio-ph
Dynamics of Force Dipoles in Curved Biological Membranes
本研究构建模型探索弯曲生物膜中力偶极子的流体动力学，发现曲率诱导负指数缺陷，偶极子对沿测地线运动，并在强限制下聚集，但极高曲率破坏聚集。
2025-06-20 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Interaction of Conical Membrane Inclusions: Effect of Lateral Tension
考虑到两个刚性圆锥形夹杂物嵌入在受到横向张力的膜，我们研究了这些夹杂物之间的膜介导的相互作用，起源于帽形膜变形与锥体。在非零的横向张力，相互作用被发现依赖于相对于膜平面的圆锥体的取向。相同取向的夹杂物之间的相互作用在它们之间的所有距离上都是排斥的，而相反取向的夹杂物在较小的距离上相互排斥，但在较大的距离上相互吸引。排斥力和吸引力都随着横向张力的增加而变强。这与在相同的静态模型基础上对侧向张力消失的情况所作的预测不同。在没有张力的情况下，夹杂物在任何距离上都相互排斥，而与它们的相对取向无关。我们的结论是，横向张力可能会导致圆锥形膜内含物的聚集。
1998-04-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Long-range interactions between membrane inclusions: Electric field induced giant amplification of the pairwise potential
这项工作的目的是重新审视膜内含物之间的相互作用的现象学理论，介导的膜波动。我们考虑的情况下，夹杂物的分离距离大于其特征尺寸。在我们的宏观方法中，这种内含物的物理性质并不重要，但我们始终记住这种内含物的两个原型：蛋白质和RNA大分子。由于相互作用是由膜波动以及夹杂物与膜之间的耦合驱动的，因此可以通过影响这些因素的外部作用来改变相互作用势。作为这种外部作用的一个例子，我们考虑一个电场。在外部电场（直流或交流），我们提出了一个新的耦合机制之间的夹杂物具有偶极矩（因为它是大多数蛋白质大分子的情况下）和膜。我们发现，相当出乎意料的，大概是第一次，新的耦合机制产生巨大的增强成对潜在的夹杂物。这一结果为有目的地处理相互作用能开辟了一条道路，也为检验我们文章中提出的理论开辟了一条道路。
2022-03-25 cond-mat.soft
Structure, dynamics and phase behavior of short rod inclusions dissolved in a colloidal membrane
溶解在各向异性准二维膜中的包裹体获得了新的相互作用类型，可以驱动复杂结构和图案的组装。我们研究了由长杆和短杆的二元混合物组成的胶体膜，使得长杆与短杆的长度比约为2。在非常低的体积分数下，短杆通过强烈锚定到膜聚合物界面而溶解在长杆的膜中。在更高的分数，溶解的短杆相分离的背景膜，创建一个复合结构的双层液滴富含短杆共存的背景单层膜。这些结果表明，胶体膜作为一个通用的平台，用于组装软材料，同时提供了新的见解普遍膜介导的相互作用。
2019-06-15 cond-mat.soft
Coupling between membrane tilt-difference and dilation: a new ``ripple'' instability and multiple crystalline inclusions phases
本文讨论了膜的微弹性的连续朗道理论，它包含了双层膜厚度变化和两个单层膜倾斜角之差之间的耦合。这种耦合稳定了具有波纹微结构的新相。膜内含物之间的相互作用结合了膨胀引起的吸引力和倾斜差异引起的排斥力，产生2D晶相，不同的晶格间距的大耦合可能共存。有利于晶体的包裹体是那些具有长凸或短凹疏水核的包裹体。
1998-06-23 cond-mat.soft
Lateral hydrodynamics in supported membranes: The Evans-Sackmann model and its extensions
Kyoto University（京都大学）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）；Wenzhou Institute, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学温州研究院）
本文综述了Evans-Sackmann水动力学模型在支撑流体膜中横向传输的理论发展和现代应用，讨论了模型的原始形式、扩展以及其在膜相分离动力学和相关扩散中的统一作用。
2026-06-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Diffusion coefficient of an inclusion in a liquid membrane supported by a solvent of arbitrary thickness
本文研究了圆形夹杂物在液膜中的扩散系数，考虑了膜与任意厚度溶剂的相互作用。作为说明性的例子，研究了两种类型的包裹体的扩散系数-一个圆形区域的流体具有相同的粘度作为主膜和嵌在膜中的聚合物链的，扩散系数表示的流体动力学屏蔽长度随溶剂的厚度。当膜流体被有限厚度的溶剂拖曳时，通过棒边界条件，由分散关系得到多个流体动力学筛选长度以及扩散系数的权重因子。文中还给出了扩散系数可近似为仅含一个水动力屏蔽长度的表达式的条件。
2011-07-22 cond-mat.soft
Interaction between cell membranes and protein inclusions in the large-deformation regime
Institut Curie, PSL Research University（居里研究所，PSL研究大学）；CNRS UMR168（法国国家科学研究中心UMR168）；Polytechnic University of Turin（都灵理工大学）
采用有限元方法研究大变形下脂膜与蛋白质内含物的相互作用，发现膜对PI的力随垂直位移非单调变化，且膜介导势能呈次幂律衰减，证实了锥形PI取向与电荷的类比。
2026-06-25 cond-mat.soft physics.bio-ph
Fluctuation-induced forces between inclusions in a fluid membrane under tension
我们讨论的波动诱导力，一个有限温度模拟的Casimir力，两个包埋在张力下的流体膜之间。我们提出了一种方法来计算这种Casimir相互作用在最一般的情况下，膜的波动是由表面张力，弯曲模量，和高斯刚度的联合行动。我们发现，表面张力强烈修改的Casimir相互作用的分离依赖的幂律。这导致在超过特征长度的分离处对卡西米尔力的强烈抑制，这可能影响细胞膜中的蛋白质聚集动力学。
2011-09-23 cond-mat.soft
Fluctuation spectra of free and supported membrane pairs
计算了流体复合膜系统的涨落谱。所解决的系统包含两个（或多个）几乎平行的膜，由谐波系绳或由连续的，谐波限制电位连接。此外，这种复合系统可以附着到支撑基底上。我们比较准解析结果的系绳与相应的连续模型的分析结果，并调查在什么情况下的系绳的离散性实际上影响的波动。具有相似弯曲刚度和刚性系索的系索支撑膜对可以具有具有最大值的非单调波动谱。一个非单调谱的最大值和最小值可以发生的自由或支持的膜对，而不同的弯曲刚度和刚性系绳。典型的膜位移计算支持膜对离散或连续的相互作用的潜力。由此，给出了组成的两个膜和基底通常彼此接近的程度的估计。对于具有离散或连续相互作用的支撑膜对，每个膜的典型位移相对于单个支撑膜改变，其中靠近基底的膜的位移减小，而更远的膜的位移增强。
2006-12-18 cond-mat.soft
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。
2000-09-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Coupling between Inclusions and Membranes at the Nanoscale
细胞膜内含物（如离子通道）的活性受宿主脂质膜的影响，它们与宿主脂质膜弹性偶联。这种耦合涉及双层的疏水厚度（根据疏水匹配原理，由通道的长度施加），但也涉及其在夹杂物边界处的斜率。然而，迄今为止从未测量过该参数。我们结合小角度X射线散射数据和一个完整的弹性模型来测量模型短杆菌肽通道的斜率，并表明它是令人惊讶的陡峭，在两个膜系统具有非常不同的弹性特性。这一结论是证实和推广的比较与最近的结果在模拟文献和电导率测量。
2018-03-27 cond-mat.soft
Hydrodynamic Coupling of Particle Inclusions Embedded in Curved Lipid Bilayer Membranes
我们开发的理论和计算方法来研究嵌入弯曲的脂质双层膜内的颗粒夹杂物。我们考虑的情况下，球形脂质囊泡，其中夹杂物颗粒耦合通过（i）膜内流体力学，（ii）牵引应力与外部和被困的溶剂流体，和（iii）单层间滑动的双层的两个小叶之间。我们调查相对于平坦的膜如何膜曲率和拓扑结构增加流体动力学响应。我们展示了蛋白质内含物的平移和旋转流动性如何受到膜曲率，膜内粘度与溶剂粘度之比以及单层间滑动的影响。对于多粒子动力学的一般调查，我们还讨论了如何我们的方法可以用来治疗球形双层内的集体扩散和流体动力学耦合。
2016-01-25 cond-mat.soft math.DG q-bio.SC
Elastic interaction between "hard'' or "soft" pointwise inclusions on biological membranes
我们计算诱导的弹性相互作用点态膜夹杂物，局部相互作用的二次阶与膜曲率张量。对于各向同性夹杂物，我们恢复通常的相互作用成比例的分离的倒数四次方，然而，与前因子示出了一个非平凡的二次势的刚性$Γ$的依赖。在大的$Γ$限制，对应于"硬“夹杂物，我们恢复了标准的前因子首先获得的Goulian等人。Lett. \textbf{22}，145（1993）]。在小的$Γ$极限下，对应于“软”夹杂，我们恢复了Marchenko和Misbah [Eur. J. E \textbf{8}，477（2002）]。这表明，后者的结果与以前的工作没有根本的差异，只是对应于软夹杂的极限。我们讨论了如何根据逐点描述的粗粒度程度将同一个夹杂物描述为硬或软。最后，我们认为，锥状跨膜蛋白应该从根本上被认为是硬夹杂物。
2003-02-12 cond-mat.soft q-bio
Cellular wrapping of elastic particles by a supported lipid membrane
Université Paris Cité, CNRS, Institut Jacques Monod（巴黎西岱大学，法国国家科学研究中心，雅克·莫诺研究所）；Institut Curie, Université PSL, Sorbonne Université, CNRS UMR168（居里研究所，巴黎文理研究大学，索邦大学，法国国家科学研究中心联合研究实验室）；Department of Physics, Institute for Advanced Studies in Basic Sciences (IASBS)（基础科学研究高级学院物理系）；Department of Physics and Astronomy, University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学物理与天文学系）
研究揭示了弹性粒子被细胞膜包裹过程中，颗粒柔性和膜-颗粒粘附力对包裹过程的影响，以及刚性对膜突起形成的作用，揭示了吞噬过程中的选择性行为。
2026-01-06 cond-mat.soft physics.bio-ph
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$ϕ(\vec{r})$。
2010-03-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
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$k_BT$。
2011-07-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Membrane fluctuations around inclusions
通过考虑刚性夹杂物存在时热涨落谱的变化，确定了蛋白质插入膜的自由能。无论是数值计算还是通过一个简单的分析近似，我们发现波动的主要影响是减少有效的表面张力，阻碍在低表面张力的插入。我们的研究结果，这也应该是相关的膜孔，建议（与经典的成核理论相反），有限的表面张力是必要的，以促进孔的开放。
2004-01-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.SC
Tracking single particles on supported lipid membranes: multi-mobility diffusion and nanoscopic confinement
在过去的二十年里，支撑的脂质双层被广泛研究。在这项工作中，我们研究了直径为20 nm的单个金纳米颗粒（GNP）连接到GM1神经节苷脂或DOPE脂质在不同浓度的DOPC双层支持的扩散。GNP的无限光稳定性与干涉散射显微镜（iSCAT）的高灵敏度相结合，使我们能够在1 ms的时间分辨率下实现1.9 nm的空间精度，同时保持较长的记录时间。我们的轨迹可视化强烈的瞬态约束内域小至20 nm，和数据的统计分析揭示了多个迁移率和偏离正常扩散。我们提出了一个详细的分析，我们的研究结果，并提供解释的支持基板和GM1集群的影响。我们还评论了使用高速iSCAT研究脂质，蛋白质或病毒在脂质膜中的扩散，具有前所未有的空间和时间分辨率。
2013-12-24 cond-mat.soft physics.bio-ph
Persistent Collective Motion of a Dispersing Membrane Domain
研究了流体膜中可动包裹体的布朗运动。该运动包括组件的分散，伴随着其质心的扩散。通常，前一个过程比后一个过程快得多，因为质心的扩散系数与颗粒的数量成反比。然而，在膜夹杂物的情况下，我们发现，这两个过程发生在相同的时间尺度上，从而显着延长了作为一个集体移动对象的组件的寿命。这种效应是由准二维膜流引起的，它甚至耦合了组件中最遥远的夹杂物的运动。相同的相关性也导致质心的扩散系数随时间缓慢衰减，导致弱的亚扩散。我们证实了我们的分析结果与流动介导的相关性的布朗动力学模拟。这里报告的效果应该有影响的稳定性纳米级膜的异质性。
2021-02-27 cond-mat.soft physics.bio-ph
Membrane structure formation induced by two types of banana-shaped proteins
香蕉形棒状蛋白质在膜上的组装，以及相关的膜形状转换，研究了分析理论和粗粒度模拟。膜介导的两个香蕉形夹杂物之间的相互作用理论上推导出使用固定的各向异性曲率的基础上，无论是零表面张力和有限的表面张力的点状形式主义。在更大的尺度上，这样的棒状夹杂物组件之间的相互作用的分析确定。无网格膜模拟中存在大量的夹杂物的两种类型，对应于弯曲杆的曲率相反，无论是平膜和囊泡。相同类型的杆聚集成垂直于杆轴的线性组件，导致膜管。然而，另一类型的杆，即具有相反曲率的杆，被吸引到这些组件的横向侧，并且稳定直的隆起结构，防止隆起。当两种类型的杆具有几乎相反的曲率时，凸块彼此吸引，形成条纹结构。正的表面张力被发现稳定条纹的形成。模拟结果与理论预测吻合得很好，提供了模型的点状曲率按比例缩小，以考虑模拟杆的有效柔性。
2017-05-12 cond-mat.soft physics.bio-ph
On The Critical Casimir Interaction Between Anisotropic Inclusions On A Membrane
本文采用格点模型和通用的热力学积分方法，研究了二维临界二元混合物中夹杂物之间的临界Casimir相互作用。对于单域夹杂物，我们证明了相互作用是非常长的范围，其幅度强烈依赖于夹杂物的亲和力与物种的二元混合物，范围从排斥时，两个夹杂物有相反的亲和力吸引时，他们有相同的亲和力。当其中一个夹杂物没有任何偏好的物种，我们发现可以忽略不计的关键Casimir相互作用。对于多结构域包含物，模仿膜蛋白通常具有对周围脂质物质具有不同亲和力的几个结构域的观察结果，具有相反亲和力的结构域的存在并不完全取消相互作用。相反，我们可以观察到吸引和排斥相互作用，这取决于它们的相对取向。随着每个夹杂物的域的数量的增加，有效相互作用的范围和幅度以类似的方式减少静电多极。最后，由于结构单元之间卡西米尔相互作用的各向异性特征，由多域夹杂物形成的簇可以导致有效的亲和图案化。
2017-08-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Supported lipid membranes with designed geometry
细胞和细胞内区室的膜曲率不断适应，使细胞能够执行从细胞分裂到信号运输的重要功能。了解膜的几何形状如何影响这些过程在体内是具有挑战性的，因为膜的复杂性，以及所涉及的时间短，长度小的尺度。相比之下，具有工程曲率的体外模型膜为这种研究和生物传感和生物计算的应用提供了多功能平台。然而，一个一般的路线，以规定的曲率和高空间分辨率的脂质膜的制造仍然是失踪。在这里，我们提出了一种克服这些挑战的策略，并通过结合3D微打印和复制成型光刻来创建具有几乎任何几何形状和高空间分辨率的支架，从而实现具有设计形状的脂质膜。所得的支撑脂质膜是均匀的、流体的，并且可以形成化学上不同的脂质结构域。这些特征对于理解曲率依赖的细胞过程和开发活细胞和纳米结构的可编程生物界面至关重要。
2021-02-17 cond-mat.soft
Effective Viscosity of a Dilute Suspension of Membrane-bound Inclusions
当颗粒悬浮液被剪切时，刚性颗粒周围的剪切流中的扰动增加了局部能量耗散，使得悬浮液的粘度实际上高于溶剂的粘度。对于体积（三维）流体，理解这种粘度增强是流体力学中的一个经典问题，起源于一个多世纪前爱因斯坦对球形颗粒稀悬浮液的研究。\cite{Einstein1}在本文中，我们研究了类似的问题的有效粘度的悬浮液的磁盘嵌入在一个二维的膜或界面。与体相流体动力学不同，低雷诺数膜流体动力学的特征在于由膜与其周围的体相流体耦合产生的固有长度尺度，因此，我们发现悬浮液中颗粒的尺寸相对于该流体动力学长度尺度对悬浮液的有效粘度具有显著的影响。我们的研究还有助于阐明所需的数学工具来解决一般出现的混合边值问题时，考虑刚性夹杂物在流体膜的运动。
2008-08-14 cond-mat.soft
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$k_BT$。
2010-07-21 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
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
The drag of a filament moving in a supported spherical bilayer
本研究使用细长体理论计算了支撑型双层膜中丝状蛋白的平移与旋转阻力，发现阻力随长度呈线性或二次增长，并在统一框架下阐明了膜性质及内外流体对蛋白阻力的影响。
2023-09-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Membrane mediated aggregation of curvature inducing nematogens and membrane tubulation
细胞膜的形状在很大程度上受膜相关的曲率活性蛋白的调节。我们使用一个数值模型的膜与细长的膜夹杂物，最近开发的我们，这可能是不同的沿和垂直于其长轴的自发方向曲率。我们表明，由于膜介导的相互作用，这些曲率诱导膜的致炎剂可以自发地寡聚化，即使在低浓度下，并改变膜的局部形状。我们证明，对于一个大的集团这样的夹杂物，其中两个自发曲率具有相等的符号，管状构象，有时片构象的膜是共同的平衡形状。我们阐明了这些{ \it蛋白晶格}形成所必需的因素。此外，管的弹性性能，如它们的压缩刚度和持久长度的计算。最后，我们讨论了可能的作用，在封盖和分支的管状膜的双向错。
2013-02-07 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Approximate method for cutting pattern optimization of frame-supported and pneumatic membrane structures
本文提出了一种计算效率高的框支充气膜结构裁剪方案近似优化方法。平面切割片是通过减小来自期望的弯曲形状的应力而获得的形状的误差最小化来生成的。通过求解总应变能最小化问题，得到了平衡形状。在分析气动薄膜时，还考虑了压力对薄膜所作的外功。本文还提出了一种分析ETFE薄膜的近似方法，其中弹塑性行为被建模为单调加载条件下的非线性弹性材料。通过框架支撑的聚氯乙烯（PVC）膜结构和气压方形ETFE膜的例子证明了所提出的方法的效率。
2017-12-13 cond-mat.soft math.OC
Structure and interaction potentials in solid-supported lipid membranes studied by X-ray reflectivity at varied osmotic pressure
以不带电荷的脂质模型体系1，2-二肉豆蔻酰-sn-甘油基-3-磷酸胆碱（DMPC）为模板，采用旋涂法制备了高度定向的固体支撑脂质膜，并对膜中的$N \simeq 16$进行了控制。将样品浸入聚合物水溶液中以控制渗透压，并通过X射线反射率进行研究。双层结构和波动已被确定通过建模的数据在整个q范围内。热波动描述使用连续的近晶哈密顿与适当的边界条件，在基板和自由表面的堆栈。由此产生的波动幅度和压力-距离的关系进行了讨论，鉴于双层间的潜力。
2015-04-09 cond-mat.soft
Statistical mechanics and dynamics of two supported stacked lipid bilayers
从理论上研究了双支撑双层膜的统计物理和动力学。设计双支撑脂质双层的主要目标是获得生物膜的模型系统：上层双层几乎是自由浮动的，下层双层屏蔽基底。波动引起的排斥膜之间和下膜和壁之间的明确考虑使用高斯变分法。它示出的变化参数，“有效”的吸附强度和平均距离的基板，强烈依赖于温度和膜的弹性模量，弯曲刚度和微观表面张力，这是一个签名的膜波动所发挥的关键作用。这些支持膜的稳定性的范围进行了研究，显示出一个复杂的依赖裸吸附强度。特别是，找到了上膜受到下膜轻微扰动且仍与表面结合的实验条件。与膜法向模式相关的阻尼率的理论计算中包括壁面的流体动力摩擦和两个膜之间的流体动力相互作用。
2010-03-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Structure Factor of a Lamellar Smectic Phase with Inclusions
基于对含有膜蛋白、两亲性肽、聚合物或其他内含物的层状相的大量X射线散射研究，我们确定了近晶相的经典Caille定律随内含物性质和浓度的变化。除了对含内含物的波动体系的行为的基本兴趣之外，对给定蛋白质在脂质膜上的作用（锚定、溶胀、硬化.）的精确表征具有直接的生物学意义，可以通过X射线测量进行探测。作为第一步，我们考虑三种不同的耦合，包括局部收缩（或膨胀），硬化或倾斜的膜。在前两种情况下，我们预测，独立的夹杂物诱导一个简单的重整化的近晶相的弯曲和压缩modulii。X射线实验也可用于探测夹杂物之间的相关性。最后，我们表明，非对称耦合（如局部倾斜的膜）的结果在通常的凯耶定律的修改。
2000-03-09 cond-mat.soft q-bio
Active osmotic-like pressure on permeable inclusions
本文使用最小活性布朗模型研究活性流体对固定中空可渗透包裹体产生的类渗透有效压力，发现运动强度较低的区域因粒子积累更强而产生更高的活性压力。
2024-04-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Understanding the mechanisms of supported lipid membrane reshaping into tubular networks using quantitative DIC microscopy
Cardiff University（卡迪夫大学）
本研究通过定量DIC显微镜揭示了支持脂质膜在不同温度下形成管状网络的生物物理机制，探讨了脂质相变对膜结构重塑的影响。
2025-12-29 cond-mat.soft physics.optics
Interactions between proteins bound to biomembranes
我们研究了一个物理模型的一般夹杂物之间的相互作用具有有限的张力，以及通常的弯曲刚度的流体膜。我们的动机是对与细胞膜结合的蛋白质的兴趣，这些蛋白质通过熵或直接的化学相互作用对这些膜施加力。我们找到了两个相似的圆对称包含体之间相互排斥作用的精确解析解。这种排斥延伸超过几十纳米的长度尺度，并与膜介导的接触吸引力类似的夹杂物上的无张力膜。对于非圆对称包含体，我们研究了小的，代数长程的，吸引力的贡献所产生的力量。我们讨论了我们的研究结果的相关性的生物现象，如从细胞膜和条纹，观察他们的外套上的小窝的萌芽。
2003-01-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Three-disk microswimmer in a supported fluid membrane
提出了一种三圆盘微机械在准二维支撑膜中游动的模型。我们计算的平均游泳速度作为磁盘大小和臂长的函数。由于准二维流体中存在流体力学屏蔽长度，出现在平均速度中的几何因子根据微泳者的尺寸和流体力学屏蔽长度表现出三种不同的渐近行为。这与三维体相流体中的微泳者形成鲜明对比，该微泳者仅显示单一的缩放行为。我们还发现，最大的速度时，获得的磁盘是相同的大小，而它是最小化时，平均臂长是相同的。圆盘在基底上的固有阻力不改变几何因子的标度行为。
2018-05-07 cond-mat.soft
Dynamics of biomembranes with active multiple-state inclusions
研究了含活性包体生物膜的非平衡动力学。内含物代表蛋白质分子，其在ATP配体带来的能量的驱动下进行循环内部构象运动。随着蛋白质构象的周期性变化，这会引起流体动力学流动，并直接影响膜的局部曲率。另一方面，膜的局部曲率的变化修改蛋白质中的构象状态之间的转换速率，导致所考虑的系统中的反馈。此外，活性夹杂物可以通过膜扩散移动，使得表面浓度变化。构造了该系统的动力学描述，并分析了该系统的均匀定态的稳定性。我们表明，作为供应的化学能的速率增加到一定的阈值以上，这种均匀的状态变得不稳定和固定或行波自发地发展在系统中。这种波伴随着膜曲率和夹杂物密度的周期性空间变化。对于典型的参数值，它们的特征波长是数百纳米的量级。对于行波，特征频率为一千Hz或更小的量级。
2009-06-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Active interface growth and pattern formation in membrane-protein systems
最近的实验观察图案在活细胞的膜的启发，我们提出了一个通用模型的动力学波动的界面驱动的颗粒状夹杂物，刺激其生长。我们发现，界面和夹杂物动力学之间的耦合产生微相分离和行波的自组织。这些模式与上述肌动蛋白-蛋白质系统实验中发现的模式惊人地相似。我们的研究结果进一步表明，积极的增长动力学不属于Kardar-Parisi-Zhang普适类增长接口，而是显示一种新的叠加平衡样缩放和持续振荡。
2018-05-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
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
