Partitioning of 1-alkanols in composite raft-like lipid membrane
虽然众所周知1-烷醇具有麻醉特性，但其作用方式仍然是个谜。采用原子分子动力学模拟研究了不同链长的1-烷醇在由不饱和二油酰磷脂酰胆碱（DOPC）、饱和二棕榈酰磷脂酰胆碱（DPPC）和胆固醇（Chol）组成的筏状模型膜中的分配，该模型膜呈现出液-序（lo）-液-序（ld）相共存的相结构.模拟结果表明，1-烷醇对膜力学性能的影响随链长的增加而增大，尤其是1-烷醇更倾向于在ld相区分配。对于长链烷醇，1-烷醇在膜中的渗透显著增加。我们还发现了1-链烷醇上的脂质和膜的刚性的链的顺序的依赖性。
2018-06-06 cond-mat.soft physics.bio-ph
Active colloidal rafts perform swimming strokes that propel their host droplets
Université de Bordeaux（波尔多大学）；Collège de France（法兰西公学院）；Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Meiji University（明治大学）
本研究揭示活性胶体筏在液滴内沿偏心轨道运动，通过各向异性变形接触线产生非往复游泳划水，从而推动宿主液滴，展示了集体活动经软边界变形转化为运动的机制。
2026-09-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Raft-like domain formation in model lipid-cholesterol aggregation
为了理解细胞膜区室化的机制，我们研究了由脂质和胆固醇分子组成的粗粒度模型系统。胆固醇在双层脂质膜中的侧向相分离中起着至关重要的作用，以形成富含胆固醇的液体有序结构域，称为“筏”。在这个NVT分子动力学模拟研究中，我们研究了胆固醇在筏状结构域形成中的作用。研究表明，胆固醇相互作用的强度是相分离形成富含胆固醇的结构域的重要因素，而脂质和胆固醇分子的相对偶极强度控制着多层堆叠的形成。
2020-01-30 cond-mat.soft physics.bio-ph
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
Theoretical calculation of the phase behavior of colloidal membranes
我们制定了一个密度泛函理论，描述了硬棒和耗尽聚合物的相行为，实现在最近的实验中悬浮液的\emph{fd}病毒和非吸附聚合物。该理论预测的相对稳定性的微滴，堆叠的近晶柱，和最近发现的相孤立的单分子层的棒，或胶体膜。我们发现，一个最小的棒的纵横比所需的胶体膜的稳定性和集体突起起伏是稳定这一阶段的主导作用。理论预测与实验和计算结果定性一致。
2011-07-11 cond-mat.soft
Formation and mechanics of fire ant rafts as an active self-healing membrane
本文通过力—位移、蠕变实验与图像分析，揭示火蚁筏依靠蚂蚁主动重排实现自愈、零泊松比及可调杨氏模量的主动膜力学机制。
2023-06-05 cond-mat.soft physics.bio-ph
Protein driven lipid domain nucleation in biological membranes
脂筏是细胞膜上的异质动态脂质结构域，参与多种生物过程，如蛋白质和脂质特异性转运和信号传导。我们对脂筏形成的理解仍然是有限的，这是由于这些结构域{ \it in vivo}的瞬时和难以捉摸的性质，与在人工膜中观察到的稳定的相分离结构域相反。受实验结果的启发，突出了跨膜蛋白的脂筏的相关性，我们研究了粗粒度的分子动力学和伊辛模型模拟脂质结构域成核。我们发现，跨膜蛋白的存在下，可以触发脂质结构域成核在一个平坦的膜，否则混合脂质相。此外，我们研究的脂质结构域中的蛋白质的扩散的作用表明，其流动性受到阻碍的存在下的筏。因此，我们的粗粒度分子动力学和伊辛模型模拟的结果一致地支持跨膜蛋白在脂质结构域的形成和稳定性中发挥的重要作用。
2020-02-04 cond-mat.soft physics.bio-ph
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
Equation of State of Colloidal Membranes
在非吸附性聚合物的存在下，单分散的棒状胶体组装成一个棒状长度的厚的液体状单层，称为胶体膜。胶体膜内的棒的密度由包封聚合物悬浮液施加的渗透压与胶体棒之间的排斥力之间的平衡决定。我们开发了一种微流控装置，用于连续观察隔离膜，同时动态控制聚合物悬浮液的渗透压。使用这种技术，我们测量了膜棒密度在一个范围内的渗透压比更宽的是什么是平衡样品中可访问的。随着密度的增加，我们观察到一个一级相变，其中的平面膜顺序从二维流体转化为二维固体。在低渗透压的限制下，我们测量了单个杆从膜上蒸发的速率。所开发的微流控技术可广泛适用于各种软材料的原位研究，以及它们的性质如何取决于溶剂的组成。
2019-05-30 cond-mat.soft
Chiral molecules on curved colloidal membranes
胶体膜是由棒状分子自组装而成的单层膜，它为设计具有特定形状和曲率的膜提供了模板，并可能在未来提供新的功能。通常，由于其分子手性，组成杆相对于膜法线倾斜。弯曲膜上这种倾斜的空间模式是由耗尽力、双极性相互作用、分子手性和边界效应之间的竞争引起的。我们提出了一个协变理论的倾斜模式上最小的表面，像螺旋面和悬链面，这已经在实验室中产生的最近。我们预测了几个不均匀的倾斜模式，其中一些是一致的实验观察和一些，这是尚未被发现。
2020-07-30 cond-mat.soft
Monolayer curvature stabilizes nanoscale raft domains in mixed lipid bilayers
根据脂筏假说，生物脂质膜是横向异质的，并且充满了纳米级有序的“筏”结构域，这些结构域被认为对膜中蛋白质的组织起重要作用。然而，稳定这种小木筏的机制尚不清楚，甚至有时它们的存在也受到质疑。在这里，我们报告的观测筏状结构的粗粒度的多组分脂质双层分子模型。在小尺度上，我们的膜分层成液体有序（lo）和液体无序（ld）相。在大尺度上，相分离被抑制，并在ld环境中让位于包含纳米尺寸lo域的微乳液型状态。此外，我们引入了一种机制，产生筏的有限大小的单层曲率和局部组成之间的耦合。我们发现，在LO和LD相的单分子膜的自发曲率之间的不匹配诱导弹性相互作用，这降低了LO和LD相之间的线张力，可以稳定筏域的特征尺寸为几个纳米的顺序。我们的研究结果表明，筏在多组分双层膜可能是密切相关的调制纹波相位在单组分双层膜。
2013-03-20 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
The Structure of Cholesterol in Lipid Rafts
筏或功能结构域是质膜中的瞬时纳米或介观结构，并且被认为是许多细胞过程如信号转导、粘附、运输和脂质/蛋白质分选所必需的。对这些膜异质性的观察已被证明是具有挑战性的，因为它们被认为是小而短暂的。粗粒度的分子动力学模拟和中子衍射相结合，使用氘标记的胆固醇分子，我们观察到筏状结构，并确定在二元含胆固醇的脂质膜的胆固醇分子的顺序。从粗粒度的计算机模拟，异质膜结构被观察到，其特征在于小，有序域。用中子衍射研究胆固醇分子的横向结构。我们发现对强结合的胆固醇分子在液体无序相，按照伞模型。观察到对应于筏状结构中胆固醇分子有序化的布拉格峰，并通过两种不同的结构进行索引：与胆固醇斑块平衡的交替方向的有序胆固醇对的单斜结构，即，三斜胆固醇双层。
2014-12-16 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Achiral symmetry breaking and positive Gaussian modulus lead to scalloped colloidal membranes
在非吸附性聚合物的存在下，单分散的棒状颗粒组装成胶体膜，其是一个棒状长度厚的液体状单层排列的棒。与3D无边缘双层囊泡不同，胶体单层膜形成具有暴露边缘的开放结构，从而提供了研究薄弹性片物理的机会。由单组分手性棒组装的膜形成具有均匀边缘扭曲的扁平圆盘。相比之下，由具有相反手性的杆的混合物组成的膜可以具有任一手性的边缘扭曲。在这种极限下，盘状膜变得不稳定，而是形成具有扇形边缘的结构，其中具有相反旋向性的两个相邻叶被尖状点缺陷分开。这种膜采用3D构型，尖瓣缺陷交替地位于膜平面的上方和下方。在非手性制度的尖点缺陷有排斥相互作用，但远离这个限制，我们测量有效的长程吸引力结合。一个唯象模型表明，扇贝形膜的边缘能量的增加是由伴随的变形能量的减少，由于高斯曲率与扇贝形边缘相关联的补偿，表明胶体膜具有正的高斯模量。一个简单的排除体积参数预测的高斯曲率模量，这是在与实验测量一致的符号和幅度。我们的研究结果提供了深入了解如何膜弹性，几何挫折和非手性对称性破缺之间的相互作用可以用来折叠成3D形状的胶体膜。
2016-11-07 cond-mat.soft
Simple models for two-dimensional tunable colloidal crystals in rotating ac electric fields
我们比较了一个新的二维水胶体模型系统的行为与一个简单的数值处理。对于一阶，由面内旋转交流电场引起的胶体之间的吸引相互作用是偶极的，而电荷稳定导致较短范围的Yukawa类排斥。在足够的场强形成的晶体状的“筏”，我们发现实验和蒙特卡罗模拟之间的定量协议，除了在强相互作用系统的情况下，其中有效势的井深超过250倍的热能。晶体状筏的“晶格常数”近似位于有效势的最小值处，由Yukawa和偶极相互作用的总和产生。由于可以用外部电场调节晶格间距，该实验系统具有显示应用。在所施加的电场强度和粒子的静电相互作用的相对范围的限制导致在可调晶格间距的减少，分别为小颗粒和大颗粒。发现使晶格间距可调性最大化的最佳颗粒尺寸为约1000 nm。
2009-04-18 cond-mat.soft
Chiral edge fluctuations of colloidal membranes
我们研究了由单层排列的丝状病毒组成的平坦胶体膜的边缘波动。实验表明，在足够强的病毒手性的面内边缘波动的频谱中出现的峰值。占内部液晶自由度的长度，曲率和测地扭转的边缘，我们计算的边缘波动的频谱。该理论定量描述了实验数据，表明手性耦合面内和面外边缘波动产生的峰值。
2016-12-10 cond-mat.soft
Entropic forces stabilize diverse emergent structures in colloidal membranes
由非吸附性聚合物介导的耗尽相互作用促进排斥性胶体颗粒凝聚和组装成各种高阶结构和材料。具有特别丰富的涌现行为的一个例子是从丝状$\it{fd}$病毒和葡聚糖的悬浮液形成二维胶体膜，丝状$\it{fd}$病毒充当具有有效排斥相互作用的杆，葡聚糖充当凝聚的消耗诱导剂。胶体膜即使在组成病毒混合物缺乏宏观手性时也表现出手性扭曲，在改变组成棒的手性时从圆形形状改变为引人注目的海星形状，并且经由病毒通过$180^\circ$扭曲的域壁部分地聚结。我们制定了一个熵动机的理论，可以定量地解释这些实验结构和测量，无论是以前发表的和新执行的，在广泛的实验条件。我们的研究结果阐明了熵是如何单独驱动这些不同结构的形成和行为的，熵通过病毒表现为弗兰克弹性能，通过消耗剂表现为有效的表面张力。我们的推广原则提出了类似的影响，在分子膜的存在，并可以利用可重构胶体结构的设计。
2015-07-02 cond-mat.soft
Instabilities in Colloidal Crystals on Fluid Membranes
本文研究流体膜上胶体晶体自组装中的不稳定性，通过Helfrich能量建模并利用Bloch波分析，揭示了长波数和短波数两种失稳模式，为超材料设计提供理论依据。
2025-06-20 cond-mat.soft
Filtration method characterizing the reversibility of colloidal fouling layers at a membrane surface: analysis through critical flux and osmotic pressure
建立了一种基于压力方波的错流过滤污垢可逆性测定方法。文中详细介绍了这种方法的原理、所需的仪器和有关的数学关系。该方法允许区分物质在膜表面上的可逆累积和膜表面的不可逆结垢。区分这两种形式的附着到膜表面提供了一种可以确定临界通量的方法。为了验证该方法，用胶乳悬浮液在不同程度的去稳定化（通过向悬浮液中加入盐获得）和不同的错流速度下进行实验。通过胶体分散体的渗透压，讨论和分析了临界通量对这些条件的依赖性。
2008-01-17 cond-mat.soft
Monolayer Spontaneous Curvature of Raft-Forming Membrane Lipids
采用小角X射线散射（SAXS）在倒置六方相（HII）上获得胆固醇、DOPE、POPE、DOPC、DPPC、DSPC、POPC、SOPC和卵鞘磷脂的单层自发曲率。自发曲率的双层形成脂质的估计通过添加控制量的HII形成模板以下先前建立的协议。磷脂酰乙醇胺和胆固醇的自发曲率被发现至少是一个因素的两个更负的磷脂酰胆碱，其J 0更接近于零。有趣的是，DPPC在25 °C下获得了显著的正J 0值（+0.11/nm）。我们进一步确定了自发曲率J 0（T）在15 ~ 55 \degC范围内的温度依赖性，结果表明，大多数研究的脂质的自发曲率分布非常窄，为-1 ~-3 * 10^-3 l/nm°C。这些数据使我们能够估计单层自发曲率的三元脂质混合物显示液体有序/液体无序相共存。我们报告的自发曲率相图DSPC/DOPC/胆固醇，DPPC/DOPC/胆固醇和SM/POPC/胆固醇和蛋白质插入和线张力的影响进行了讨论。
2013-09-17 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
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
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
What are the microscopic events of colloidal membrane fouling?
由于表面吸附和流体动力学相互作用之间的复杂相互作用，胶体膜污染的代表性微观机制仍然没有得到很好的理解。数值模拟克服了实验的局限性，如胶体膜污染过程中微观事件的时间和空间分辨率：它们有助于更深入地了解污染过程。本研究采用耦合计算流体动力学-离散元方法（CFD-DEM）模拟研究胶体污染的机制，在微流体结构模仿多孔微滤膜。我们特别注意颗粒如何克服能量障碍，导致彼此之间以及与外部和内部膜表面的吸附和解吸。粒子间的相互作用导致从二次到一次最小的DLVO电位的过渡。被吸附的颗粒可以显示出再夹带或者它们可以向下游滑动。由于颗粒主要以簇的形式重新悬浮，因此内部孔隙的几何形状显著地影响污垢行为。研究结果允许胶体过滤过程中的微观污染事件的基本了解。该方法使未来的系统研究的相互作用的流体动力学条件和表面能的贡献所代表的潜在的软和片状胶体。
2018-03-21 cond-mat.soft physics.comp-ph
Hydrodynamic-colloidal interactions of an oil droplet and a membrane surface
了解液滴和膜之间的流体动力学应力和胶体相互作用的影响将为更好地设计膜表面和工艺条件提供信息。使用长波流体动力学描述，结合润湿性和静电排斥，我们数值研究液滴形状和膜特性对膜表面的整体排斥吸引力的影响。一个稳定的相图分类稳定-不稳定的液滴形状和调查是否有可逆的沉积液滴到膜上。
2020-03-23 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
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
Mechanical instability generates monodisperse colloidosomes
University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Brown University（布朗大学）
本文利用棒状胶体粒子构建放大胶体膜模型，通过力学不稳定性实时观测盘状膜自发闭合为囊泡的过程，并用第一性原理理论定量预测转变点，最终生成尺寸可控的单分散选择性渗透胶体囊。
2025-11-10 cond-mat.soft
Experimental validation of a phase-field model to predict coarsening dynamics of lipid domains in multicomponent membranes
膜相分离是生物膜经常用于局部浓缩特定脂质种类以组织不同膜过程的机制。相分离也已被探索作为一种工具，用于设计脂质体与异质性和空间组织的表面。这些“片状”脂质体是用于递送目的的有前景的平台，然而通过实验对其进行设计和优化可能是昂贵且耗时的。我们开发了一种计算效率高的方法的基础上的表面Cahn-Hilliard相场模型，以补充实验研究中的斑片状脂质体的设计。该方法依赖于热力学的考虑来设置数值模拟的初始状态。我们表明，我们的计算方法不仅提供了定性的图片，但也准确的定量信息的动态膜组织。特别是，计算和实验结果在筏面积分数，总筏周长随时间的推移和筏的总数随时间的两种不同的膜组合物（DOPC：DPPC与2：1的摩尔比与20%Chol和DOPC：DPPC与3：1的摩尔比与20%Chol）方面是非常一致的。因此，通过实验得知的计算相场模型具有相当大的潜力，以帮助设计具有空间组织表面的脂质体，从而包含设计过程所需的成本和时间。
2020-06-25 cond-mat.soft cs.NA math.NA
Hydrodynamic collective effects of active proteins in biological membranes
已知形成生物膜的脂质双层在亚微米尺度上表现为粘性2D流体;通常它们含有大量活性蛋白质内含物。最近，它已被显示[Proc.Nat.Acad. Sci. USA 112，E3639（2015）]，这类活性蛋白质应诱导非热波动脂质流动，导致生物膜中被动内含物的扩散增强和趋化性样漂移。在这里，这样的效果进行了详细的分析和数值研究。重点讨论了蛋白质在脂筏中的聚集情况。我们表明，被动粒子往往成为吸引主动筏，并积累在他们里面。
2016-08-24 cond-mat.soft nlin.PS physics.bio-ph
Statistical mechanics of a colloidal suspension in contact with a fluctuating membrane
表面效应在受限的胶体体系中普遍存在。在这里，我们报告分散的纳米粒子接近流体膜。关于静态组织的精确结果来自非粘性胶体的稀溶液。结果表明，膜的热波动扩大了密度分布，但平均胶体既不积累也不耗尽表面附近。计算了径向关联函数，由此得到了胶体间的有效对势。这种熵驱动的相互作用与我们熟悉的耗尽相互作用有许多相似之处。它被证明是总是有吸引力的范围控制的膜相关长度。势阱的深度与热能相当，但仅间接取决于膜的刚性。悬浮液的稳定性的后果进行了讨论。
2004-08-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
Near-critical fluctuations and cytoskeleton-assisted phase separation lead to subdiffusion in cell membranes
我们通过对双组分脂质膜进行蒙特卡罗模拟，研究了细胞膜微观异质性和异常亚扩散之间的关系。我们发现，近临界波动的膜导致瞬态亚扩散，而膜-细胞骨架相互作用强烈影响相分离，增强亚扩散，并最终导致跳扩散的脂质。因此，我们提出了一个最小的现实模型膜筏显示微观相分离和亚扩散的功能。
2010-11-23 cond-mat.soft physics.bio-ph
Three-Body Interactions of Lipid Membrane-Deforming Colloidal Spheres
本研究通过胶体模型系统测量三个膜变形球体的相互作用，首次实验证实膜变形诱导相互作用的非加性，并发现线性与三角形两种有利构型，表明多物体排列可能遵循简单规则。
2023-06-19 cond-mat.soft physics.bio-ph
Controlling the shape and topology of two-component colloidal membranes
自组装膜的几何形状和拓扑结构的变化是细胞生物学和工程学中各种过程的基础。与脂质双层类似，单层胶体膜具有面内流体样动力学和面外弯曲弹性。它们的开放边缘和微米长度尺度提供了一个易于处理的系统，以研究膜组装和重构的平衡能量学和动态途径。在这里，我们发现，掺杂胶体膜与短混溶棒转换盘形膜成鞍形表面与复杂的边缘结构。鞍形膜很好地近似Enneper的极小曲面。理论模拟表明，它们的形成是由增加正高斯模量，这反过来又控制的短棒的分数驱动。鞍形表面的进一步聚结导致各种拓扑上不同的结构，包括悬链、三点、四点和更高阶的结构。在长时间尺度上，我们观察到一个系统跨越，海绵状阶段的形成。胶体膜的独特特征揭示了实时伴随聚结途径的拓扑变换。我们通过使它们的形状对外部刺激做出反应来增强这些膜的功能。我们的研究结果展示了一种控制薄弹性片形状和拓扑结构的新途径--一种由成分不均匀性引起的涌现弹性驱动的途径。
2022-03-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Entropically-Stabilized Self-Compactification in Model Colloidal Systems
我们讨论了自发自紧化的现象在一个模型胶体系统，提出了在最近的工作DNA介导的自组装。我们着重研究了热涨落对面内平方有序膜状自组装相稳定性的影响。令人惊讶的是，波动被证明是提高稳定性的准2D相位相对于过渡到替代的3D结构。
2003-04-15 cond-mat.soft
Cluster phases of membrane proteins
一个物理方案占存在的大小有限的亚微米域在细胞膜中提出。它是基于数值研究的对应物，在蛋白质扩散，最近发现的集群阶段在胶体悬浮液中的dieldic膜。我证明了蛋白质之间的相互作用，即短程吸引和长程排斥，使稳定的小集群的存在成为可能。膜组织和扩散性能方面的后果进行了探讨。与脂筏的连接进行了讨论，并作为其浓度的函数的表观蛋白质扩散系数进行了分析。
2007-09-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Lipid Segregation on Cylindrically and Spherically Curved Membranes
我们调查如何外部施加的曲率影响脂质分离的两相共存膜。我们表明，弯曲模量对比度的两个阶段和曲率共同作用，产生一个减少的有效线张力。在大部分弯曲的膜上，由于一种类似于II型超导体中形成磁涡旋的机制，形成了多个畴（或筏）的状态。我们确定了这种多畴态发生的判据，然后分别计算了圆柱形和球形弯曲膜上形成的畴的大小。
2013-03-14 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
Effective interactions in colloid - semipermeable membrane systems
我们研究有效的胶体颗粒之间的相互作用，沉浸在一个较小的球体的二元混合物，和一个半透膜。胶体被建模为一个大的硬球和膜表示为一个无限薄的表面，是完全渗透到一个较小的球体和不可渗透的其他。在密度泛函理论的框架内，我们评估的耗尽势，我们考虑两种不同的近似理论-简单的Asakura-Oosawa近似和准确的白熊版本的基本测量理论。的有效电位进行比较与相应的电位为硬，不可渗透的墙壁。使用摩擦-机械求和规则，我们认为胶体和半透膜之间的耗尽电位的接触值在量值上小于胶体和硬壁之间的电位。显式计算证实，胶体半渗透膜的有效相互作用一般弱于这些附近的硬非渗透性壁。这种效应在较小的渗透压下更为明显。半透性囊泡内的胶体颗粒的耗尽电位比位于囊泡外部的胶体颗粒的耗尽电位更强。我们发现，半渗透膜的耗尽电位的渐近衰减是类似的非渗透壁，并反映了相应的二进制混合物的较小的球体的总关联函数的渐近性。我们的研究结果表明，膜改变其形状的能力构成了一个重要因素，在确定的半透膜和胶体大颗粒之间的有效相互作用。
2005-12-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Complex motion of steerable vesicular robots filled with active colloidal rods
本研究通过将活性棒状粒子限制在带扭折尖端的非均匀曲率刚性囊泡内，利用粒子堆积特性调控囊泡运动模式，设计出可切换可逆运动的活性囊泡超结构，为粒子输运和活性物质导航提供新机制。
2023-08-24 cond-mat.soft
Probing a self-assembled fd virus membrane with a microtubule
高度各向异性的胶体粒子的自组装导致了丰富多样的形态，其性质才刚刚开始被理解。这篇文章使用计算机模拟来探测一种通常研究的胶体组装体的粒子尺度扰动，胶体组装体是一种由棒状fd病毒在聚合物清除剂存在下组成的单层膜。受目前正在进行的实验的启发，我们模拟微管和单层膜之间的相互作用的微管“戳”，并穿透膜面on.Both的病毒和微管被建模为相同直径的硬spherocylinders，而depletant建模使用鬼球。我们发现，由膜施加在微管上的力是零，无论是当微管是完全的膜外，或当它已经完全穿透膜。微管最初在开始渗透时被膜排斥，但在进一步渗透时受到吸引力。我们评估的平移和旋转的波动的病毒和聚合物的渗透压expletant所发挥的作用。我们发现，旋转波动起着更重要的作用比平移的。排斥势垒的宽度和高度以及吸引势阱的深度对耗尽剂的渗透压的依赖性与假定的耗尽诱导的微管和病毒之间的吸引相互作用是一致的。我们讨论了这些研究的相关性的实验研究。\end{abstract}
2015-12-07 cond-mat.soft
Donnan equilibrium and the osmotic pressure of charged colloidal lattices
我们考虑一个系统组成的单分散的电荷稳定的胶体悬浮液中存在的单价盐，从纯电解质分离的半透膜，它允许交叉的溶剂，抗衡离子，和盐颗粒，但防止通过的聚离子。胶体悬浮液，这是在一个结晶相，被认为是使用一个球形Wigner-Seitz细胞。当达到道南平衡后，膜两侧将存在压力差。利用泛函密度理论，得到了渗透压与外加盐浓度、胶体体积分数、胶体粒子大小和电荷的关系式。的结果进行了比较与实验测量有序的聚苯乙烯晶格的两种不同的颗粒尺寸在一个范围内的离子强度和胶体体积分数。
1998-02-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamic bidirectional coupling of membrane morphology and rod organization in flexible vesicles
University of Twente（特温特大学）；Utrecht University（乌得勒支大学）
研究通过实验和模拟结合的最小模型，揭示了柔性囊泡中杆状粒子的有序排列源于各向异性相互作用、几何约束和边界顺应性的相互作用，展示了软约束如何驱动内部有序与囊泡形状的双向耦合，从而形成相图，其中长形囊泡在较低的填充分数下促进向列相对齐，而较高的填充分数诱导类似液晶的有序排列，使囊泡重塑为板状形态。
2026-05-21 cond-mat.soft
Capture on High Curvature Region: Aggregation of Colloidal Particle Bound to Giant Phospholipid Vesicles
最近的一个观察，膜介导的吸引力和有序聚集的胶体颗粒结合到巨大的磷脂囊泡（I。科尔托弗雷德勒角R. Safinya，Phys. Rev. Lett. {\bf 82}，1991（1999））在Helfrich曲率弹性理论框架下对脂双层流体膜进行了理论研究。由于囊泡的凹部或腰部区域具有最高的局部弯曲能量密度，胶体珠在这些地方的聚集可以最大限度地降低弹性能。我们的计算表明，在凹区珠降低其能量$\sim 20 k_B T$。对于轴对称哑铃囊泡，沿腰部的局部曲率能量密度相等地最大，因此珠粒可以以变化的间隔距离自由分布。
1999-06-30 cond-mat.soft q-bio
Elastic deformation of a fluid membrane upon colloid binding
当胶体颗粒粘附到流体膜上时，它在膜中引起抵抗其自身结合的弹性形变。这种平衡的结构和能量方面的理论研究的框架内的Helfrich哈密顿。基于膜轮廓的完全非线性形状方程，发现了一条连续的结合转变线和第二条不连续的结合转变线，它们在一个不寻常的三相点相遇。低张力的制度进行了研究分析，使用一个小的梯度膨胀，而在限制大张力缩放参数，从而量化的渐近行为的相边界，程度的包装，和能量障碍。成熟的动物病毒出芽讨论作为一个生物学的例子，这样的胶体膜相互作用事件。
2003-03-31 cond-mat.soft
Antibody binding reports spatial heterogeneities in cell membrane organization
本研究结合实验与模拟，通过量化IgG抗体结合亲和力，以纳米级分辨率报告了活细胞膜上拥挤度的空间异质性，支持脂筏样结构域排除大蛋白的假说，为单抗设计提供新方法。
2022-12-06 cond-mat.soft physics.bio-ph
Molecular engineering of chiral colloidal liquid crystals using DNA origami
建立对微观构建块的形状和相互作用的精确控制对于设计具有新颖结构、光学和机械性能的宏观软材料是必不可少的。在这里，我们展示了强大的组装成胆甾相液晶，一维超分子扭曲带和二维胶体膜的DNA折纸丝。DNA“折纸”技术提供的精细控制在微观细丝结构和宏观螺距之间建立了定量关系。此外，它还能够实现1D扭曲带的稳健组装，其表现为有效的超分子聚合物，其结构和弹性特性可以通过控制基本构建块的几何形状来精确调节。我们的研究结果表明，DNA折纸技术和胶体科学之间的潜在协同作用，其中前者允许快速和强大的合成复杂的颗粒，后者可用于组装成散装材料的颗粒。
2017-05-24 cond-mat.soft
Pure FENE Bond Potential for Soft Matter and Biological Simulations: Theory, HOOMD-blue Implementation, and Applications to Polymer, Colloidal, and Membrane Systems
SASTRA University（萨斯特拉大学）
该研究在HOOMD-blue中实现了独立的纯FENE键势，将键可伸长性与非键合相互作用解耦，可与多种对相互作用组合，在聚合物、胶体、膜模拟中实现对键力学与结构组织的独立控制。
2026-09-03 cond-mat.soft physics.bio-ph
Shapes of fluid membranes with chiral edges
我们进行了蒙特卡罗模拟的胶体流体膜组成的手性杆状病毒。该膜由通过键连接的珠的三角形网格建模，其中键和珠在每个蒙特卡罗步骤中自由移动。由于实验观察到的病毒成分扭曲，只有在膜边缘附近，我们使用的有效能量，有利于一个特定的符号的测地线扭曲的边缘。有效能量还包括膜弯曲刚度、边缘弯曲刚度和边缘张力。我们发现三类膜的形状导致的各种条款的自由能的竞争：分支形状，手性磁盘，和囊泡。增加边缘弯曲刚度使膜边缘平滑，导致沿边缘的不同点处的膜法线之间的相关性。我们还考虑了薄膜在外力作用下的形状，通过固定薄膜两端之间的距离，并找到了增加两端之间的距离值的形状。随着距离的增加，膜扭曲成一条带状，力最终达到一个平台。
2019-12-17 cond-mat.soft
Pore cross-talk in colloidal filtration
在包括过滤和油提取在内的许多过程中发现颗粒堵塞孔隙。我们目前的过滤实验，通过一个线性阵列的10个通道的一个维度是亚微米，通过其中的布朗聚苯乙烯球的稀分散体的作用下流动的固定的压降。由颗粒在孔入口处形成的堵塞物的生长速率随着已经饱和（完全堵塞）的孔的数量而系统地增加，表明孔之间存在相互作用或“串扰”。这一观察结果解释的基础上的现象学模型，指出，扩散的颗粒沿膜发生重新分布，从堵塞的自由孔。这个一维模型可以扩展到二维膜。
2018-02-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
An alternative scenario for the formation of specialized protein nano-domains (cluster phases) in biomembranes
我们讨论了一个现实的情况下，占亚微米蛋白质结构域在细胞膜中的存在。在生物学水平上，这些膜结构域已经被证明是专门化的，以执行确定的生物学任务，在某种意义上，它们从细胞膜可能包含的数百种不同蛋白质中收集一种或几种蛋白质。通过分析混合熵和蛋白质亲和力之间的平衡，我们提出，这种蛋白质分选在不同的域可以解释，而不呼吁预先存在的微相分离，如在脂筏的情况下。我们表明，所提出的方案是兼容的膜蛋白之间的物理相互作用，即使成千上万的不同物种共存。
2010-09-28 cond-mat.soft q-bio.SC
Continuum-statistical dynamics of colloidal suspensions under kinematic reversibility
International School Michel Lucius（米歇尔·卢修斯国际学校）
提出线性响应理论，通过洛伦兹互易定理在运动可逆性下的应用，建立胶体运动中昂萨格互易性的连续统力学起源，并推导出胶体扩散的所有非平衡贡献。
2026-05-31 cond-mat.soft
Domain formation in membranes with quenched protein obstacles: Lateral heterogeneity and the connection to universality classes
我们表明，在膜的横向流动性淬灭蛋白质障碍属于普遍性类的二维随机场伊辛模型。这类的主要特点是没有相变：没有临界点，宏观畴的形成不会发生。相反，只有一个阶段。该相是高度不均匀的，具有由微畴组成的结构。因此，淬灭蛋白质障碍物的存在提供了一种机制，以稳定平衡的脂筏。二维无规场伊辛普适性的关键是障碍物是随机分布的，并且对脂质物种之一具有优选的亲和力。当这些条件不满足时，标准伊辛普适性或稀释伊辛普适性适用。在这些情况下，临界点确实存在，标志着宏观分层的开始。
2010-11-02 cond-mat.soft physics.bio-ph
