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
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
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
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
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
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
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
3D evolution of protein networks and lipid globules in heat-treated egg yolk
利用X射线全息断层成像研究蛋黄煮沸过程中的三维结构演化，揭示蛋白质与脂质分离及脂质球聚集成泡的机制。
2025-04-08 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
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
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
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
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
Membrane bending is an extensively studied problem from both modeling and experimental perspectives because of the wide implications of curvature generation in cell biology. Many of the curvature generating aspects in membranes can be attributed to interactions between proteins and membranes. These interactions include protein diffusion and formation of aggregates due to protein-protein interactions in the plane of the membrane. Recently, we developed a model that couples the in-plane flow of lipids and diffusion of proteins with the out-of-plane bending of the membrane. Building on this work,…
2021-07-20 cond-mat.soft
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
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
Flexible Lipid Bilayers in Implicit Solvent
提出了一个脂双层的最小模拟模型。每种脂质都由隐式溶剂中的柔性珠链表示。疏水效应通过位于“水”/烃尾部界面的分子间对势来模拟。这种潜力保证了双层几何结构中脂质的现实界面张力。脂质自组装成双层结构，显示与实验模型膜系统一致的流动性和弹性。不同的分子柔性允许在实验系统中看到的值的范围内调整弹性模量和面积/分子。
2005-02-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
Lipid Controlled Non-Monotonic Assembly and Rheology of an Egg Yolk Protein at Water-Soybean Oil Interface
Department of Physics, School of Natural Sciences, Shiv Nadar Institution of Eminence（锡南达尔卓越学院自然科学学院物理系）
该研究探究了卵黄高磷蛋白在水-大豆油界面的吸附与流变特性，发现脂质对其组装存在非单调调控作用，为优化食品产品组成提供了依据。
2026-08-13 cond-mat.soft
General model of phospholipid bilayers in fluid phase within the single chain mean field theory
在单链平均场论的基础上，建立了饱和磷脂（DCPC、DLPC、DMPC、DPPC、DSPC）和不饱和磷脂（POPC、DOPC）的粗粒模型。DMPC双层调整的一组参数给出了一系列饱和脂质分子的平衡和机械性能的充分描述，这些饱和脂质分子的不同之处仅在于它们的疏水尾部和不饱和（POPC，DOPC）磷脂的长度，这些磷脂在尾部具有双键。双键以120度的固定角度建模，而其余参数保持与饱和脂质相同。双层的厚度和它的疏水核心，压缩性和平衡面积每脂质对应于实验测量值为每种脂质，线性变化的尾巴的长度。不饱和磷脂的模型也得到了双层膜的主要物理性质。这个模型是用于一个准确的估计的自由能的压缩或拉伸的双层堆叠或多层膜，并给出合理的估计自由能。该模型可进一步用于研究脂质混合物，小分子内含物，双层与嵌入蛋白质的相互作用。
2014-05-16 cond-mat.soft
Colloidal supported lipid bilayers for self-assembly
胶体支撑的脂质双层（CSLBs）的使用最近已扩展到创建胶体关节，类似于它们的宏观对应物，可以灵活地连接胶体颗粒。这些新的元素使组装的结构与内部程度的灵活性，但依赖于以前不受重视的性能：同时流动性的双层，横向流动性的插入（连接器）分子和胶体稳定性。在这里，我们的特点，在CSLBs的制造中的每一个步骤，鉴于这些要求，使用共聚焦显微镜和荧光恢复后光漂白（FRAP）。具体而言，我们已经研究了不同的颗粒特性（粗糙度，表面电荷，化学成分，聚合物涂层）的质量和流动性的支持双层的影响。我们发现，脂质聚合物在双层中的插入可以影响其均匀性和流动性。我们通过将脂质聚合物或双链惰性DNA插入到双层中来提高胶体稳定性。最后，我们包括表面移动的DNA接头，并使用FRAP来表征其横向流动性在其自由扩散和键合状态。我们的工作提供了一系列的实验工具，从控制自下而上的自组装模型膜研究的应用与CSLBs。
2018-07-19 cond-mat.soft
Identifying the Onset of Phase Separation in Quaternary Lipid Bilayer Systems from Coarse-Grained Simulations
了解（去）混合行为的多组分脂质双层是一个重要的一步，解开的空间组成的异质性在细胞膜的性质和它们在生物功能中的作用。我们使用粗粒度的分子动力学模拟来研究磷脂和胆固醇的四元混合物的组成相图。已知该混合物表现出均匀相和共存相。我们比较和结合膜结构的不同统计措施，以确定在组成空间中的相共存的发病。在我们的方法中的一个重要因素是组成的异质性的系统的大小的依赖。虽然均匀相可以是结构化的并且显示长的相关长度，但是相共存的标志性行为是表观相关长度与系统尺寸的比例。由于后者在模拟中不能轻易改变，因此我们的方法使用从不同大小的观察窗口获得的信息来准确区分相共存和结构均匀相。这种方法是建立在非常普遍的物理原理，并将有利于未来的多组分脂质双层的相行为的研究。
2018-01-16 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
Comments to topological defects in bilayer vesicles
为了解释双层囊泡聚集的细节，我们修改了脂质-胆固醇系统$DPPC/DLPC$ /胆固醇的封闭囊泡中脂质结构域形成的任意子模型，其由Feigenson和Tokumasu（Biophys. Journal，2001，2003）在不同的光学实验和原子力显微镜的框架。
2007-01-09 cond-mat.soft
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
Nanosecond molecular relaxations in lipid bilayers studied by high energy resolution neutron scattering and in-situ diffraction
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。波矢分辨准弹性中子散射（QENS）用于确定弛豫时间$τ$，其可以与不同的分子组分相关联，即，脂质酰基链和间隙水分子在模型膜系统的不同阶段。非弹性数据的补充能量分辨和能量集成原位衍射。从能量域和时间域中的非弹性数据的组合分析，松弛的各自特征，即，还确定指数衰减的指数。从这个分析中，我们量化两个松弛过程。我们将快速弛豫与脂质和水分子的平移扩散相关联，而缓慢的过程可能源于集体动力学。
2006-07-20 cond-mat.soft
Slow Relaxations of Chemically Confined Hydration Layers near Lipid Bilayers: Dynamical Heterogeneities above Supercooling
采用全原子分子动力学模拟方法，在308 K下研究了1，2-二肉豆蔻酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱（DMPC）脂质膜的水化过程，探讨了水化层普遍缓慢弛豫的物理机制.确定了连续存在的界面水（IW）彼此氢键合并与脂质头的不同部分协调。所有IW的非高斯参数显示了从笼式振动到平移扩散的交叉。一个显着的非高斯性观察IW普遍的大长度相关性的平移范霍夫函数。两个时间尺度的弹道运动和跳跃跃迁得到的自中间散射函数的IW与一个额外的长弛豫消失的BW。这是由于IW笼氢键结合到脂质头的耦合动力学。我们的计算表明，在室温以上，由于动力学的不均匀性，膜附近的水被减慢，并在冻结条件下的生物保护机制的影响。
2018-08-12 cond-mat.soft
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
Near-Field studies of anisotropic variations and temperature induced structural changes in a supported single lipid bilayer
用温控偏振调制近场扫描光学显微镜（PM-NSOM）测量了单支撑$L_{β^{\prime}}$ 1，2-二棕榈酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱（DPPC）脂双层。同时测量有效延迟（$ΔS = \frac{2 π(n_e-n_o)t}λ$）和酰基链的投影方向（$θ$），其中$t$是双层的厚度，$λ$是所用光的波长。由$ΔS$测定双层的双折射率（$n_e-n_o$）。在单一平面双层中观察到凝胶$L_{β^{\prime}}$与液体无序$L_α$之间在转变温度$T_m \sim$ 41 $^{\circ}$ ℃下$ΔS$ $\sim$（3.8 $\pm$ 0.3）~mrad的变化。这与$L_{β^{\prime}}$阶段中的（$n_e-n_o$）的先前值一致，并且当T $<T_m$时转换为假定的$\langle ϕ\rangle $ $\sim$ 32 $^{\circ}$，当T $>T_m$时转换为0 $^{\circ}$。过热和过冷的证据，以及周围发生的$T_m$的行为的讨论。
2016-08-23 cond-mat.soft
Specific lipid environments are necessary for the establishment of protein signalling platforms in membranes, yet their origin has been highly debated. We present a continuum, exactly solvable model of protein induced local demixing of lipid membranes. The coupling between a local composition and a local thickness of the membrane induces lipid domains around inclusions with hydrophobic mismatch, even for temperatures above the miscibility critical point of the membrane. The model qualitatively explains the experimentally observed formation of lipid domains induced by anchoring of reconstituted…
2021-10-27 cond-mat.soft physics.bio-ph
Lattice analogy of area-difference elasticity model for lipid-detergent bilayer vesiculation
使用小角中子散射实验\cite{1}在脂质洗涤剂溶液（二肉豆蔻酰-锡-甘油-磷酸胆碱/八乙二醇正十二烷基醚/水）中检查了囊泡化过程。当观察囊泡从棒状胶束到单层囊泡的过程时，这种转变是由跳跃式的温度升高和洗涤剂浓度的单调增加引起的。我们的数值估计的囊泡形状参数（弹性系数和其在宏观尺度上的分数）的基础上的面积差弹性模型\cite{2, 3}。因此，我们组成的数值蒙特卡罗方法，它连接的宏观和微观尺度的自回避随机表面的概念。
2006-08-04 cond-mat.soft
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
The lipid bilayer at the mesoscale: a physical continuum model
我们研究了一个连续模型的基础上最大限度地减少水和脂质分子的混合物的自由能的脂质双层。本文从以下几个方面扩展了Blom & Peletier（2004）的工作。(a)它制定了一个更物理模型的疏水效应，以促进与微观模拟的连接。(b)阐明了模型参数的含义。(c)它概述了一种方法，用于确定参数值，使物理现实的双层密度分布可以得到，例如用于在宏观模拟。点（a）-（c）表明，该模型有可能鲁棒地连接一些微观和宏观层次的多尺度血流模拟。点（a）中的数学建模基于对分子间力的基本物理的考虑。这样得到的控制方程通过一种新的数值方法用梯度流最小化;这使（b）点成为可能。数值结果显示，在物理行为方面的背景浓度的影响，在这里所示的早期模型，不显示预期的行为。一个“短尾”近似的脂质分子也给出了一个分析工具，在某些条件下产生的一些参数的临界值。第（c）点涉及数值数据与物理实验结果的第一次定量比较。
2008-02-26 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
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
Instability and front propagation in laser-tweezed lipid bilayer tubules
我们研究了最近在局部激光强度下对脂质小管进行的实验中所观察到的“珍珠状”不稳定性的机制。我们认为，正确的边界条件是固定的化学势，或表面张力，在激光点和水库与小管接触。我们支持这一点，其中包括激光束的强度分布的显微照片，并显示这是如何导致沿表面和梯度的局部脂质浓度和表面张力（或化学势）的脂质的稳态流动。这导致了对前传播的自然解释，并根据小管长度做出了几个预测。虽然以前的研究的大多数定性结论保持不变，“斜坡”控制参数（表面张力）意味着几个新的定性结果。我们还探讨了一些前传播到一个嘈杂的（由于预先存在的热波动）不稳定介质的后果。
1996-10-07 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
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
Analytical derivation of lateral pressure profile from microscopic model of lipid bilayer
提出了一种场论方法，给出了双层类脂膜疏水核侧压力分布的解析表达式。在自洽的调和势中，将排斥周围熵邻体的脂质分子模拟为嵌在限制壁之间的柔性弦。在室温下，压力分布仅通过弦能量密度的算子的最低能量本征函数来表示。分析结果与分子动力学模拟相比较。该理论适用于研究蛋白质-脂质相互作用。
2005-01-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Lateral transport of domains in anionic lipid bilayer membranes under DC electric fields: A coarse-grained molecular dynamics study
本研究通过粗粒化分子动力学模拟，揭示了直流电场下阴离子脂质囊泡中自组装脂质结构域的横向传输机制，发现电场力与准二维流体摩擦力的平衡主导结构域运动，为控制膜内含物运输提供了新见解。
2023-08-30 cond-mat.soft
Development of anomalous diffusion among crowding proteins
在细胞膜中，蛋白质和脂质在高度拥挤和异质的环境中扩散，其中蛋白质或脂质的聚集体和致密结构域阻碍了扩散分子的路径。一般来说，受阻运动会引起异常输运，尽管这种行为的开始性质仍在争论中，并且难以通过实验进行研究。在这里，我们提出了一个系统的研究，蛋白质结合到支持的脂质膜自由扩散在两个维度，但越来越多地阻碍了其他类似蛋白质的存在。在我们的模型系统中，通过改变生物素化的脂质锚定物的浓度，可以很好地控制蛋白质亲和素在脂质双层上的表面覆盖。使用荧光相关光谱（FCS），我们测量的时间关联函数在很长一段时间，并将其转换为均方位移的扩散蛋白质。我们的方法允许高精度的数据和异常和正常扩散之间的明确区分。它使我们能够研究异常扩散的发生，当膜蛋白的面积覆盖率增加超过约5%时发生。这个过渡区表现出明显的空间不均匀性。进一步增加包装分数，运输变得越来越反常，表现在亚扩散指数的下降。
2010-03-19 cond-mat.soft
The response of cells during spreading and motility is dictated by several multi-physics events, which are triggered by extracellular cues and occur at different time-scales. For this sake, it is not completely appropriate to provide a cell with classical notions of the mechanics of materials, as for "rheology" or "mechanical response". Rather, a cell is an alive system with constituents that show a reproducible response, as for the {\em{contractility}} for single stress fibers or for the mechanical response of a biopolymer actin network, but that reorganize in response to external cues in a n…
2020-11-25 cond-mat.soft
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
