Conformational switching of chiral colloidal rafts regulates raft-raft attractions and repulsions
膜介导的颗粒相互作用取决于颗粒本身的性质和它们悬浮的膜环境。实验表明，手性棒状夹杂物溶解在相反的手性胶体膜组装成胶体筏，这是有限大小的可重构液滴组成的一个大的，但精确定义的棒的数量。在这里，我们系统地调整手性的背景膜，并发现在非手性限制胶体筏获得从根本上新的结构特性和相互作用。特别是，筏可以在两个手性相反的状态之间切换，这极大地改变了膜介导的筏筏相互作用的性质。具有相同手性的筏具有长距离排斥，而具有相反手性的筏获得具有明确定义的最小吸引力。吸引力和排斥力的相互作用解释了一个连续模型，占膜的厚度和局部倾斜的组成杆之间的耦合。这些可切换的相互作用使组装成复杂的高阶结构的胶体筏与不寻常的对称性，包括稳定的四聚体集群和“离子微晶”的反扭曲域上组织的二进制正方形晶格。此外，单个筏的性质，如它们的大小，是由它们与其他筏的复合控制的。这些复杂的行为的出现可以合理化纯粹的通用耦合的棒状元素的流体的成分和取向顺序。因此，未揭示的原则可能与传统的脂质双层有关，其中高阶结构的组装也由复杂的膜介导的相互作用介导。
2019-02-09 cond-mat.soft
Hierarchical organization of chiral rafts in colloidal membranes
液-液相分离普遍存在于纳米颗粒、蛋白质和胶体的悬浮液中。除了少数显著的例外，在散装悬浮液中的表面张力最小化的液滴连续聚结，尺寸无限制地增加，直到实现宏观尺度的相分离。相比之下，胶体、纳米颗粒或蛋白质局限于界面、表面或膜的相行为要复杂得多。夹杂物扭曲了局部界面结构，导致与各向同性溶剂介导的充分研究的相互作用根本不同的相互作用。在这里，我们研究液-液相分离单层膜组成的不同手性胶体棒。我们证明了胶体筏是一个普遍存在的二元胶体膜的功能。我们测量筏自由能景观可视化其组装动力学。随后，我们量化排斥筏筏相互作用，并将它们直接成像筏引起的膜扭曲，表明粒子手性在这种微相分离中起着关键作用。在高密度下，筏组装成簇晶体，不断与背景水库交换单体棒，以保持自限的大小。最后，我们证明了筏可以形成键组装成更高阶的超结构。我们的工作表明，膜介导的液-液相分离可以从根本上不同于大量液体的良好表征的行为。它概述了一个强大的膜为基础的途径组装单分散液团簇，这是补充现有的方法发生在散装悬浮液。最后，它揭示了手性夹杂物在膜获得长程排斥相互作用，这可能会发挥作用，在稳定组装的有限大小。
2014-09-09 cond-mat.soft
Chain-Length-Dependent Partitioning of 1-Alkanols in Raft-Like Lipid Membranes
SASTRA University（萨斯特拉大学）
研究揭示了1-醇链长对类RAFT脂双层结构和机械响应的影响，发现链长依赖的分区行为及其对膜物理性质的调控作用。
2026-01-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
Chiral twist drives raft formation and organization in membranes composed of rod-like particles
脂筏被假设为促进蛋白质相互作用、张力调节和在生物膜中的运输，但负责其形成和维持的机制尚不清楚。对许多其他凝聚态现象的见解来自胶体系统，其微米级粒子模拟原子和分子的基本性质，但允许单粒子分辨率的动态可视化。最近的实验表明，丝状病毒的双分散混合物可以自组装成胶体单分子膜，具有手性稳定的筏，表现出手性结构和排斥作用。我们定量地解释了这些意见，通过建模的手性液晶的膜颗粒。手性扭曲促进了有限大小的筏的形成，并介导了将它们均匀分布在整个膜上的排斥。虽然这个系统是由丝状病毒的聚集是由葡聚糖depletants，而不是磷脂和胆固醇与突出的静电相互作用熵驱动，胶体和生物膜共享许多相同的物理对称性。手性扭曲可以有助于这两个系统的行为，并可能占分子膜中观察到的某些立体定向效应。
2016-10-31 cond-mat.soft
AI-guided transition path sampling of lipid flip-flop and membrane nanoporation
该研究利用AI引导的过渡路径采样（TPS）捕捉脂质双分子层小叶间的脂质翻转过程，动态训练神经网络预测承诺子，发现粗粒化、原子级及长链脂质的三种不同翻转机制，且反应坐标在高维空间呈有效线性。
2025-02-17 cond-mat.soft q-bio.BM
Coupling of Lipid Phase Behavior and Protein Oligomerization in a Lattice Model of Raft Membranes
Ben Gurion University of the Negev（内盖夫本-古里安大学）
研究探讨了脂质相行为与蛋白质寡聚化之间的耦合机制，通过晶格蒙特卡罗模型分析蛋白质-脂质相互作用与蛋白质-蛋白质相互作用的平衡对膜蛋白寡聚化的影响。
2026-05-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Non-equilibrium raft-like membrane domains under continuous recycling
我们提出了一个模型的自发膜域（筏）组件，包括在活细胞中无处不在的膜回收的效果的动力学。我们发现，域有一个广泛的幂律分布的平均半径，规模与1/4权力的域寿命时，在域边缘的线张力是大的。对于生物学上合理的再循环和扩散速率，平均域半径在数十nm范围内，与观察结果一致。这代表了细胞中信号（涉及筏）和交通（回收）之间的一种可能联系。最后，我们提出的证据表明，平均筏的大小可能是相同的所有无标度回收计划。
2005-03-30 cond-mat.soft q-bio.SC
Physical aspects of heterogeneities in multi-component lipid membranes
生物膜筏模型的提出改变了传统的基于流体镶嵌模型的生物膜观。在筏模型中，多组分脂双层的动力学不均匀性起着至关重要的作用。本文着重于生物膜和囊泡的侧向相分离，回顾了近十年来相关的研究进展。本文主要介绍了基于物理化学方法的实验工作，以及从软物质物理学角度给出的理论解释。在第一部分中，我们描述了多组分脂双层膜的相行为和构象。在建立了流体膜在周围溶剂存在下的流体力学方程后，我们讨论了畴生长规律和浓度涨落的衰减速率。最后，我们回顾了几种试图将膜筏描述为二维微乳液。
2013-11-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Mixed lipid bilayers with locally varying spontaneous curvature and bending
一个模型的脂质双层的混合物制成的两种脂质具有不同的平均组成的两个小叶，开发。描述每个瓣叶上脂质-脂质相互作用的朗道哈密顿量（具有两个极化场$ψ_1$和$ψ_2$）通过局部自发曲率（随$C_0+C_1(ψ_1-ψ_2)/2$变化）和弯曲模量（等于$κ_0+κ_1(ψ_1+ψ_2)/2$）与Helfrich哈密顿量耦合，解释膜弹性。该模型允许我们将弯曲的斑块定义为组成不对称性$ψ_1-ψ_2$较大的膜域，以及$ψ_1+ψ_2$较大的厚且硬的斑块。这些厚的补丁是很好的候选人是脂筏，如在细胞膜中观察到的，其主要由形成液体有序域的饱和脂质组成，并且已知是厚而平坦的纳米域。计算了全局球形膜和平面膜的脂-脂结构因子和关联函数。相图的建立，在高斯近似下，显示两种类型的结构无序的阶段的发生，与弯曲或厚补丁之间的相关性，和有序的阶段，对应于在一个有限的波矢量的结构因子的发散。变化的弯曲模量对于弯曲膜起着核心作用，其中驱动力$κ_1C_0^2$由线张力平衡，以形成尺寸范围从10至100 nm的筏域。对于平面膜，筏域出现通过交叉相关与弯曲域。一个全球性的图片出现从曲率引起的机制，在文献中描述的平面膜，耦合曲率和弯曲引起的机制在弯曲的膜形成一个封闭的囊泡。
2014-08-27 cond-mat.soft
Ion channels in critical membranes: clustering, cooperativity, and memory effects
本文提出状态依赖性脂质亲和力统一解释离子通道的聚集、协同性与滞后现象，并通过临界膜模型揭示脂筏驱动的长程相互作用和电流记忆效应。
2024-01-22 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
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。
2014-02-06 cond-mat.soft
A lipid bound actin meshwork organizes liquid phase separation in model membranes
真核细胞膜连接到致密的富含肌动蛋白的皮质。我们目前的FCS和STED实验表明，致密的膜结合肌动蛋白网络有严重的影响，脂质相分离。一个最小的肌动蛋白皮质通过生物素化的脂质链霉亲和素复合物（钉扎位点）结合到支持的脂质双层。在一般情况下，肌动蛋白结合到三元膜防止宏观液体有序和液体无序域的形成，即使在低温下。相反，根据钉扎脂质的类型，观察到肌动蛋白相关的多结构域模式。FCS测量显示，在肌动蛋白网络的存在下，脂质的扩散受阻。为了解释我们的实验结果，提出了一个新的模拟模型，在该模型中，膜的组成，膜的曲率，和肌动蛋白钉扎位点都耦合。我们的研究结果揭示了细胞如何防止其膜组分宏观分层，同时调节局部膜组成的机制。
2014-02-19 cond-mat.soft
The surface charge of a cell lipid membrane
本文研究了浸于生理溶液中的脂膜表面电荷问题。结果表明，双层磷脂膜表面两侧均带负电荷。建立了溶液中电位的自洽模型，发现膜表面存在一个固定的电荷密度，表明表面电荷离子位于相对较深的势阱中（与kBT相比），该势阱位于磷脂膜的偶极头附近。它使得离子不可能沿着膜表面滑动。简单的实验验证所考虑的模型的正确性。一个发达的方法可以用于估计的细胞的外膜和内膜上的表面电荷。
2014-10-26 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Enhanced roughness of lipid membranes caused by external electric fields
在外部电场的存在下的脂膜的行为进行了研究，并用于检查膜参数，如粗糙度等领域的影响，并显示，对于一个微尺寸的膜，粗糙度的增长，作为字段的增加。的抗弯刚度上的电场的依赖关系也进行了研究，并提出了在游离盐溶液中的脂质膜周围的累积电荷的厚度的估计。
2007-05-17 cond-mat.soft
Morphology and Interaction between Lipid Domains
细胞膜是脂质、蛋白质和小分子的异质混合物。饱和脂质和胆固醇的特殊分组形成液体有序相，称为“脂筏”，作为整个分泌途径的信号传导、运输和物质运输的平台。问题仍然是细胞如何保持异质性的流体膜与多个阶段，通过时间，在长度尺度上与没有观察到大规模的相分离的事实相一致。我们已经利用了机械建模和体外实验相结合，以表明，膜形态可以是一个关键的球员在维持这种异质性和组织这样的领域在膜。我们表明，脂质结构域可以采用平坦或凹陷的形态，后者有利于排斥的相互作用，减缓聚结，并倾向于组织域。这些力量，这取决于域形态，发挥重要作用，在调节脂质结构域的大小和在膜中的脂质的横向组织。
2009-04-08 cond-mat.soft q-bio.BM q-bio.QM
Elastic moderation of intrinsically applied tension in lipid membranes
脂质膜的张力通常由外部控制，通过拉动膜的边界或改变穿过弯曲膜的渗透压。但是张力的改变也可以以内部方式诱导，例如作为改变膜电势的副产品，或者如实验观察到的，通过膜蛋白的活性。在这里，我们开发了一个理论，证明如何通过弹性拉伸膜时，膜最初是在一个低张力松弛状态，这种内部贡献的张力是缓和的。
2010-10-20 cond-mat.soft
Protein induced lipid demixing in homogeneous membranes
特定的脂质环境对于在膜中建立蛋白质信号平台是必要的，但它们的起源一直备受争议。我们提出了一个连续的，精确可解的模型蛋白质诱导的局部分层的脂膜。局部组合物和膜的局部厚度之间的耦合诱导包含物周围的脂质结构域与疏水性失配，甚至对于高于膜的可溶解性临界点的温度。该模型定性地解释了实验观察到的形成脂质结构域诱导锚定的重组肌动蛋白在平面支持的脂质双层。
2021-10-27 cond-mat.soft physics.bio-ph
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
Mechanobiology predicts raft formations triggered by ligand-receptor activity across the cell membrane
不同类型的配体结合受体聚集在细胞膜增厚的岛上，即脂筏，是实验观察到的现象。虽然其对细胞反应的影响进行了深入研究，但在配体结合过程中涉及活性受体和周围脂质膜的机械过程和多物理学之间的耦合作用尚未被理解。具体而言，这项工作的重点是G蛋白偶联受体（GPCR），它通过化学信号通路调节特定的细胞过程，涉及细胞内环境中由活性GPCR产生的环腺苷酸（cAMP）及其流出之间的协同平衡，由多药耐药蛋白（MRP）转运蛋白介导。本文发展了一个多物理方法之间的相互作用的基础上的能量，多尺度的几何变化和物质平衡的物种，即活跃的GPCR和MRP，包括扩散和动力学的结合和解除结合。由于所获得的能量取决于运动学和物种密度的变化，质量和线性动量的平衡被耦合并支配细胞膜的时空演化。机械生物学涉及重塑和改变的脂质排序的细胞膜允许预测动力学的转运蛋白和活性受体-在协议与实验观察到的cAMP水平-以及后者如何触发筏形成和簇在这些网站上。在目前关于严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）的科学辩论中，并基于脂筏通常作为病毒进入端口的确定事实，人们认为，解释机械生物学方面强耦合的方法甚至有助于更好地理解膜介导的现象，如COVID-19病毒-细胞相互作用。
2020-05-28 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
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
Lipid Flip-Flop Driven Mechanical and Morphological Changes in Model Membranes
我们研究，使用耗散粒子动力学模拟，模型流体双层膜上的活性脂质触发器的效果。我们认为这两种情况下的对称以及不对称的触发器。对称翻转导致膜的稳定状态，其有效温度高于平衡膜的有效温度，有效表面张力低于平衡膜的有效表面张力。不对称翻转导致膜的瞬时构象变化，其形式为芽或泡形成，这取决于翻转速率。
2008-08-23 cond-mat.soft
The interplay between membrane viscosity and ligand-binding receptor kinetics in lipid bilayers
本研究通过引入依赖于应变水平的黏度构建脂质双层黏弹性本构模型，揭示了膜黏度与配体结合受体动力学的相互作用，为脂质筏活性及细胞力学信号传导提供了新见解。
2024-09-24 cond-mat.soft physics.bio-ph
Charge-induced phase separation in lipid membranes
实验研究了含负电荷脂质的脂质双层中的相分离。我们观察到相分离的结构，并确定在几个二元和三元脂质混合物的不饱和中性脂质，二油酰磷脂酰胆碱（DOPC），饱和中性脂质，二棕榈酰磷脂酰胆碱（DPPC），不饱和带电脂质，二油酰磷脂酰甘油（DOPG $^{\scriptsize{(-)}}$），饱和带电脂质，二棕榈酰磷脂酰甘油（DPPG $^{\scriptsize{(-)}}$），和胆固醇的膜溶解温度。在饱和和不饱和带电脂质的二元混合物中，带电头部与烃尾部的饱和度的组合是膜相分离稳定性的主导因素。DPPG $^{\scriptsize{(-)}}$增强相分离，而DOPG $^{\scriptsize{(-)}}$抑制相分离。此外，将DPPG $^{\scriptsize{(-)}}$加入DPPC/胆固醇的二元混合物中诱导富含DPPG $^{\scriptsize{(-)}}$和富含胆固醇的相之间的相分离。这表明胆固醇的定位强烈依赖于亲水性头部基团上的电荷，而不是烃尾部的排序。最后，当DPPG $^{\scriptsize{(-)}}$加入到DOPC/DPPC/胆固醇的中性三元体系（传统的膜筏模型）中时，产生三相共存。最后，我们讨论了一些定性的特点，在带电膜的相行为，使用自由能的方法。
2014-08-19 cond-mat.soft
Perfluorooctanoic acid rigidifies a model lipid membrane
我们报告了一个组合的动态光散射和中子自旋回波（NSE）研究囊泡组成的磷脂1，2-dimyristoyl-sn-glycero-3-磷脂酰胆碱的影响下，不同量的全氟辛酸。我们研究当地的脂质双层波动使用NSE的时间尺度高达200纳秒。类似的胆固醇引起的效果，我们归因于所观察到的脂双层硬化的全氟化合物的膜上的冷凝效果。
2014-05-05 cond-mat.soft
Sterol-induced raft-like domains in a model lipid monolayer
该研究通过粗粒化二维脂质单层模拟与自由能分析，揭示胆固醇在x≈0.5–0.6时最能诱导饱和脂质与胆固醇形成有序筏状结构域。
2025-10-19 cond-mat.soft
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
Tear of Lipid Membranes by Nanoparticles
随着纳米技术的出现，人们对健康的关注急剧上升，因为人们发现纳米尺寸的颗粒可以到达细胞腔。血浆和细胞器脂质膜暴露于进入和吞噬的纳米颗粒，是可能破坏的主要目标。然而，报道的粘附、内陷和纳米颗粒（NP）嵌入不会损害膜的完整性，从而排除了作为毒性机制的直接双层损伤。这里显示，脂质膜可以被足够小的纳米颗粒撕裂，从而揭示了脂质膜如何通过从纳米颗粒撕裂而受损的机制。令人惊讶的是，通过暴露于纳米颗粒的脂质体的低温透射电子显微镜（cryo-TEM）的可视化也揭示了通过颗粒丰度防止脂质体撕裂。膜破坏的结果，因此从一个微妙的颗粒膜的相互作用，在这里阐明。这为纳米颗粒对脂质双层的影响的理论机制提供了更坚实的分子基础，并为更好地评估纳米颗粒毒性铺平了道路。
2020-01-02 cond-mat.soft
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
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
Anomalous diffusion of proteins in sheared lipid membranes
我们使用粗粒度的分子动力学模拟来研究嵌入跨膜蛋白的剪切脂质膜的扩散特性。在没有蛋白质的膜中，我们发现在所有流动条件下脂质的正常面内扩散。蛋白质包埋膜的行为完全不同：通过施加一个简单的剪切流和滑动的单层膜上的其他，蛋白质簇的运动成为强烈的超扩散在剪切方向。在这种情况下，亚扩散区是主要垂直于流动。我们表明，超扩散是一个结果，加速混沌运动的蛋白质-脂质复合物内的膜空隙，这是由疏水性失配或蛋白质的脂质运输。
2013-08-24 cond-mat.soft physics.bio-ph
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
Dynamic simulations of multicomponent lipid membranes over long length and time scales
我们提出了一个多组分脂质双层的随机相场模型，明确占准二维流体动力学环境独特的薄流体膜浸没在水溶液中。动态范围广泛的长度尺度（从纳米到微米）的持续时间长达数秒和更长的时间很容易访问，并提供了一个直接比较荧光显微镜测量三元脂质/胆固醇混合物。相分离动力学的模拟结果与实验结果一致，并阐明了流体力学在粗化过程中的重要性。
2011-05-24 cond-mat.soft
A Poisson-Boltzmann approach for a lipid membrane in an electric field
在非线性（Poisson-Boltzmann）机制下，研究了非导电准平面脂膜在电解质和静态（DC）电场中的行为.由于在膜脂质和双层中的电荷的静电效应导致在这里分析的膜弹性模量的校正。我们表明，特别是在低盐限，i）由于德拜层的静电贡献的膜的表面张力跨越从二次行为的外部施加电压的线性电压制度。ii）由于德拜层对膜的弯曲模量的贡献对于高电压饱和。然而，由于有效的负表面张力的线性Debye-Hückel理论预测的膜波动不稳定性，坚持在非线性，高电压制度。
2010-04-16 cond-mat.soft
All twist and no bend makes raft edges splay: Spontaneous curvature of domain edges in colloidal membranes
采用理论和实验相结合的方法，我们研究了由不同长度的刚性杆组成的胶体膜中两个不混溶域之间的界面。刚性杆包装的几何考虑意味着，足够短的杆在长杆的背景膜的域是更容易扭曲比相反的结构，在短杆膜背景的长杆域。在域间边缘的倾斜力张开，这反过来又表现为一个自发的边缘曲率，其能量由组成杆的长度不对称性控制。这样的倾斜曲率耦合在域间边缘的热力学模型解释了一些实验观察，包括非单调依赖的域半径的边缘扭曲，和环形域的长杆。我们的工作展示了二维流体中取向和组成自由度之间的耦合如何产生域的复杂形状和热力学，类似于3D流体囊泡中的形状转变。
2019-08-27 cond-mat.soft
Label-free imaging of cholesterol and lipid distributions in model membranes
近几十年来，脂膜已成为研究细胞膜生物物理学和生物化学的标准模型。生物膜内脂质结构域的询问通常通过外源化学探针用荧光显微镜进行。然而，大多数荧光团具有有限的分配可调性，其中大多数分离在生物学上最不相关的结构域（即，低密度液体区域）。因此，形成膜的大多数非标记脂质的分子水平的图片仍然是难以捉摸的。在这里，我们提出了简单的，无标记的成像域形成的脂质单层，在解开所有域类型的脂质和胆固醇组合物的化学选择性。利用传统的振动对比度在自发拉曼成像，结合化学计量学分析，允许检查含有饱和脂质，不饱和脂质和胆固醇的三元系统。我们确认荧光显微镜观察到的功能，并提供了前所未有的分析胆固醇分布在单膜水平。
2018-03-09 cond-mat.soft physics.bio-ph
Determination of Elastic Parameters of Lipid Membranes with Molecular Dynamics: A Review of Approaches and Theoretical Aspects
脂质膜在活生物体中是丰富的，在那里它们构成细胞及其细胞器的包围壳。有许多情况下，其中涉及的脂质膜的变形在活细胞：融合和裂变，膜介导的膜内含物之间的相互作用，脂质-蛋白质相互作用，孔的形成等，在所有这些情况下，弹性参数的脂质膜是重要的膜变形的描述，因为这些参数确定的能量障碍和特征时间的膜参与的现象。自分子动力学（MD）发展以来，人们提出了多种用于模拟脂膜弹性参数测定的计算机模拟方法。这些MD方法允许考虑在实验技术中无法实现的细节，并代表了一个独特的科学领域，这是迅速发展。这项工作提供了一个审查这些MD的方法，侧重于理论方面。确定了两个主要的挑战：（i）从弹性理论的连续描述到MD模拟的离散表示的过渡中的模糊性，以及（ii）脂质混合物的固有弹性参数的确定，这是复杂的，由于组合物曲率耦合效应。
2022-11-16 cond-mat.soft physics.bio-ph
Spontaneous Lipid Binding to the Nicotinic Acetylcholine Receptor in a Native Membrane
烟碱乙酰胆碱受体（nAChR）和其他五聚体配体门控离子通道（pLGIC）是天然的神经元膜与一个不寻常的脂质组成。虽然这是公认的，这些受体可以显着调制的脂质，基本机制已主要研究模型膜只有几个脂质种类。在这里，我们使用粗粒度的分子动力学（MD）模拟探测在一个复杂的准神经元膜的脂质的特异性结合。我们对由36种脂质组成的膜中的单个nAChR进行了总共50微秒的模拟。多种脂质物质之间的竞争产生复杂的分布。我们发现，总体而言，胆固醇选择凹intersubunit网站和PUFAs选择凸M4网站，而单不饱和和饱和脂质不富集在nAChR边界。为了表征结合到特定的网站，我们提出了一种新的方法来计算“密度阈值亲和力”从连续的密度分布。我们发现，M4的亲和力减弱与链刚性，这表明柔性链可能有助于放松圆锥形蛋白质形状造成的包装缺陷。对于任何位点，PE头基具有所有磷脂头基中最强的亲和力，但阴离子脂质仍如预期的那样产生对M4位点的中等高亲和力。我们观察到阴离子头基和饱和链之间的合作效应在M4网站的内部小叶。我们还分析了个别阴离子头基的亲和力。结合起来，这些见解可以调和几个明显矛盾的实验中的作用，阴离子磷脂调节nAChR。
2021-02-03 cond-mat.soft
Lipid membranes with an edge
考虑一个边缘自由暴露的脂质膜。描述这种膜的能量是其几何形状的外在曲率的二次函数;描述边缘的能量与其长度成比例。在本说明中，我们确定的边界条件所满足的平衡膜上的这一边缘，利用变分原理。推导是免费的膜几何形状的对称性的任何假设。相对于早期的工作轴对称配置，我们发现存在一个额外的边界条件，这是完全满足的限制。通过考虑在边缘处操作的力的平衡，我们提供了边界条件的物理解释。最后，我们讨论的效果，除了高斯刚性项的膜。
2002-03-15 cond-mat.soft
Biomimetic membranes of lipid-peptide model systems prepared on solid support
膜活性肽的结构及其与脂质双层的相互作用可以在沉积在固体基质上的定向脂质膜中进行研究。这样的系统对于许多表面敏感技术是期望的。在这里，我们专注于X射线和中子反射率的结构表征，并给出了在样品制备和测量的最新进展的帐户。我们发现，在薄膜中的介观无序的程度可以显着影响的散射曲线。静态缺陷应通过优化制备技术来最大限度地减少，并且在建模时必须考虑到它们的存在。举例说明了丙甲霉素和爪蟾抗菌肽在不同磷酸胆碱的双层。
2015-04-09 cond-mat.soft
Molecular Dynamics simulations of Doxorubicin in sphingomyelin-based lipid membranes
多柔比星（DOX）是用于许多癌症治疗的最有效的抗肿瘤药物之一。将其掺入基于脂质的纳米载体（如脂质体）中，提高了药物靶向肿瘤细胞并减少了药物副作用。预计载体的脂质组成会影响DOX的相互作用及其分配到脂质体膜中。为了合理地了解这方面并确定有前途的脂质组合物，我们使用数值模拟，它提供了在原子分辨率水平上DOX-膜相互作用的独特信息。特别是，我们结合经典的分子动力学模拟和自由能计算来阐明质子化阿霉素分子（DOX+）渗透到潜在的脂质体膜的机制，在这里建模为基于磷脂酰胆碱（PC），鞘磷脂（SM）和胆固醇脂质分子的混合物，不同的组合物和脂质相的脂质双层。此外，我们分析DOX+分区到SM为基础的脂质双层系统的相关区域使用自由能方法的组合。我们的研究结果表明，DOX+渗透和分区促进进入不太紧密包装的SM基膜，并依赖于脂质组成。这项工作为进一步研究基于脂质的载体的最佳配方铺平了道路，例如与pH响应膜相关的那些。
2021-09-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Propagation of a Thermo-mechanical Perturbation on a Lipid Membrane
本文研究了声波在以水为载体的脂单分子膜上的传播。由于脂质膜的体积、面积和可压缩性的变化具有生物相关性，因此观察到的声音传播是至关重要的。然而，它是未知的会发生在脂质双层，这是一个更近似的模型的细胞膜。为了回答这个相关问题，我们建立了一个实验装置来组装长人工脂质膜。我们发现，如果这些膜被加热，以迫使局部熔化，热机械扰动传播了很长的距离。我们的研究结果可能支持孤立波的存在，假设解释传播的等熵信号与动作电位在神经元中。
2017-05-16 cond-mat.soft physics.bio-ph
Dynamics of Spontaneous Wrapping of Microparticles by Floppy Lipid Membranes
脂质膜形成细胞内外和许多亚区室之间的屏障。因此，它们结合到各种各样的纳米和微米尺寸的物体上，并且在存在强粘合力的情况下，强烈变形并包裹颗粒。这种包裹在许多健康和疾病相关的过程中起着关键作用。到目前为止，很少有工作集中在包装过程的动态。在这里，使用一个模型系统的微米级的胶体颗粒和巨大的单层脂质囊泡与可调的粘附力，我们测量的速度的颗粒在其包装过程中，以及施加在它的力的脂质膜。在接触线处的耗散似乎是决定包裹速度和包裹物体的时间的主要因素。
2021-08-30 cond-mat.soft
Dual effect of cholesterol on interfacial water dynamics in lipid membranes: Interplay between membrane packing and hydration
The University of Osaka（大阪大学）
研究揭示胆固醇对脂质膜界面水动力学的非单调影响，通过分子动力学模拟发现胆固醇通过改变膜 packing 和水合区域密度调控水分子动力学特性。
2025-12-15 cond-mat.soft
Equilibrium microphase separation in the two-leaflet model of lipid membranes
提出了一种新的脂质膜的双叶描述。在此框架内，分析了多组分生物膜中的相分离现象。如我们所示，小叶之间的相互作用倾向于抑制宏观相分离（即，脂质的完全分层）。相反，可以发生以形成平衡纳米级域为特征的微相分离。相图的构建和数值模拟揭示不同形态的纳米结构进行。
2015-11-17 cond-mat.soft physics.bio-ph
Simulating Curved Lipid Membranes Using Anchored Frozen Patches
Department of Materials Science and Engineering, Grainger College of Engineering, University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校格雷恩工程学院材料科学与工程系）
本文提出一种通过锚定冻结平衡膜片段引入任意曲率的方法，用于模拟弯曲脂双分子层，验证了该方法在平膜上的有效性，并探讨了曲率与膜不对称性的耦合效应及对膜形态和性质的影响。
2025-01-29 cond-mat.soft physics.bio-ph
Mixing small proteins with lipids and cholesterol
本文通过蒙特卡洛模拟研究在DPPC/DOPC/胆固醇三元混合物中加入少量小蛋白质后的相行为，发现蛋白质与饱和脂质的亲和力可诱导液态有序大畴形成，并使其尺寸接近生物脂筏。
2024-11-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Lipid membrane domains control actin network viscoelasticity
本文研究嵌入粘弹性肌动蛋白网络中的二维脂质膜凝聚体，发现网络各向异性应力使凝聚体形成三角形形貌，且相分离粗化加速网络弛豫，通过调控膜组成可控制材料弹性-粘性转变。
2024-10-22 cond-mat.soft
Theory of the asymmetric ripple phase in achiral lipid membranes
我们提出了一个唯象理论的相变在非手性脂膜中的两个耦合的序参量-一个标量序参量描述的脂链熔化，和一个矢量序参量描述的链熔化过渡以下的烃链的倾斜。现有的理论模型不能解释相图的所有观察到的特征，特别是位于流体和倾斜凝胶相之间的不对称波纹相的详细微观结构。相比之下，我们的双组分理论再现了波纹相的所有显著结构特征，提供了相图和微观结构的统一描述。
2010-11-15 cond-mat.soft
Lateral pressure profile in lipid membranes with finite curvature and mechanosensitive channel gating
本文综述了有限曲率脂膜侧压力分布的解析计算方法。推导是基于先前开发的柔性弦的微观模型[1，2]。根据该理论，每单位链的能量被认为是柔性弦（有限厚度的欧拉弹性梁）的能量，链之间的相互作用被认为是熵排斥。这种微观理论允许获得的侧向压力分布在弯曲的脂质膜的表达，如果处理的弯曲作为一个小的偏离，从平坦的膜构象和使用小参数L0 J的微扰理论，其中L0是单层厚度，J是膜的平均曲率。由于侧向压力分布与脂质双层的弹性性质有关[3]，因此侧向压力的第一自发力矩和弯曲模量的表达式可以从该理论模型导出。最后，基于弯曲脂质膜中侧向压力分布的解析表达式，可以解析地获得机械敏感通道（特别是MscL）的两种状态之间的能量差[4，5，6]。计算的表达式取决于界面表面张力、疏水内部和水性环境之间的区域中的通道面积变化以及弯曲模量和自发弯曲力矩值。
2016-07-07 cond-mat.soft
The irreversible thermodynamics of curved lipid membranes II: Permeability and osmosis
该论文提出一种结合不可逆热力学与修正积分定理的理论，模拟弯曲变形脂质膜，发现偏应力是渗透性的新型驱动力，并给出完整方程与边界条件。
2025-09-25 cond-mat.soft
Fluctuation mediated interactions due to rigidity mismatch and their effect on miscibility of lipid mixtures in multicomponent membranes
我们考虑如何膜的波动可以修改的脂质混合物的可溶解性，也就是说，如何修改的边界约束膜的相图时，膜被允许自由波动的情况下，零表面张力。为了使波动产生影响，不同的脂质类型必须具有不同的高斯刚性。我们发现，有点矛盾，波动引起的相互作用可以近似地处理在平均场型理论。我们的计算预测，根据不同的弯曲和高斯刚性的脂质，膜波动可以有利于或不利于混合。
2014-08-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Protein-lipid domains in heterogeneous membranes beyond spontaneous curvature effects
我们研究了一个模型的脂质双层膜描述的两个序参量：使用高斯模型和空间配置描述的弹性形变模型的膜具有有限的厚度，或等效的，为粘附膜的化学成分。我们假设并解释了两个序参量之间的线性耦合。利用精确解，我们计算了关联函数和序参量分布。我们还研究了在膜上的夹杂物周围形成的域。我们提出并比较了六种不同的方法来量化这些域的大小。尽管它的简单，该模型有许多有趣的功能，如Fisher-Widom线或两个不同的关键区域。
2022-06-07 cond-mat.soft
Contact-induced molecular reorganization in E. coli model lipid membranes
本研究利用大肠杆菌内膜模型脂质膜，发现膜-基底接触可降低转变温度、减慢相转变动力学并诱导侧向分子重组，验证了物理接触驱动细菌膜脂筏形成的理论，对理解细菌膜功能有重要意义。
2025-08-04 cond-mat.soft
Undulation instability in a bilayer lipid membrane due to electric field interaction with lipid dipoles
双层脂质膜（BLM）是所有生物系统的重要组成部分，形成细胞和细胞器与周围环境的功能屏障。形成膜的脂质分子含有永久性和诱导性偶极，当横向场足够强时，电场可以诱导孔的形成（电穿孔）。在这里，一个现象学的自由能被构造来模拟BLM对横向静态电场的响应。该模型包含一个连续描述的膜偶极子和头群偶极子和膜倾斜之间的耦合。膜被发现变得不稳定，通过屈曲模式，这是弱耦合到膜的厚度波动。厚度波动，随着膜屈曲产生的界面面积的增加，增加了局部膜破裂的可能性，这可能导致孔的形成。的不稳定性被发现强烈依赖于偶极头基和膜倾斜之间的耦合的强度，以及偶极有序的程度在膜。
2010-05-11 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
