Electrohydrodynamics of deflated vesicles: budding, rheology and pairwise interactions
通过研究囊泡悬浮液在二维直流电场中的成对相互作用来表征囊泡悬浮液的电流体动力学。在稀释极限下，悬浮液的流变性随内部和外部流体的电导率比呈非线性变化。在实验中观察到的和以前通过数值模拟证实的长扁长过渡和其他过渡动力学在这里进一步研究较小的减少面积。当两个囊泡最初与外部电场不对齐时，当关键参数改变时，观察到三种不同的反应：（i）链形成-它们自组装形成沿场方向对齐的链，（ii）循环运动-它们围绕彼此旋转，（iii）振荡运动-它们形成链但围绕彼此振荡。
2018-10-29 cond-mat.soft
Topological instabilities of spherical vesicles
在Helfrich弹性膜理论和微分几何的框架内，我们研究了球形囊泡对双气泡可能的不稳定性。我们发现，不仅温度，而且磁场可以诱导球形囊泡和双气泡之间的拓扑结构的转变，并提供了一个平衡形状的相图。
2009-07-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shape instabilities in vesicles: a phase-field model
本文提出了一种处理流体膜泡形状不稳定性的相场模型。该模型考虑了具有自发曲率的Canham-Helfrich弯曲能。还推导了相场的动力学方程。有了这个模型，它是可能看到的囊泡形状变形动态，当一些外部代理不稳定的膜，例如，诱导一个不均匀的自发曲率。所使用的数值方案是详细的，一些固定的形状一起示出的球形拓扑结构的囊泡的形状图，没有自发曲率，与已知的结果一致。
2007-05-18 cond-mat.soft q-bio.QM
Membrane-mediated force transduction: Stick-slip motion of vesicles with fluid membranes
本文研究了内力如何通过流体膜转导为运动，通过开发由旋转磁场驱动铁磁粒子的脂质囊泡最小系统，揭示了膜弹性、过剩面积和相共存等对力转导效率及囊泡粘滑运动的调控机制。
2025-07-10 cond-mat.soft
The effect of AC electric field on the dynamics of a vesicle under shear flow in the small deformation regime
在介电电泳装置或用于连续流电融合或电穿孔的装置中，可以遇到同时剪切和电场下的囊泡或生物细胞。在这项工作中，受到同时剪切和均匀的交流电场的囊泡的动力学研究在小变形极限。囊泡取向和形状演变的耦合方程的理论推导和产生的非线性方程进行数值处理，以产生相关的相图，演示不同的动力学制度，如坦克踩踏（TT），颤抖（TR）和翻滚（TU）上的电参数的效果。据发现，而电梅森数（Mn），它代表的电力的相对强度的剪切力，促进TT制度，响应本身被发现是敏感的所施加的频率以及电导率比。虽然较高的外部电导率促进沿流动轴的取向，但当内部电导率较高时，有利于沿电场的取向。类似地，当外部电导率较高时，仅通过频率的改变就可以将取向从电场的方向切换到流动的方向。有趣的是，在某些情况下，电场诱导的变形和剪切之间的耦合可以导致系统允许中间TU状态，同时在高Mn下获得TT状态。结果可以使得能够设计更好的介电泳装置，其中可以根据应用控制停留时间以及囊泡悬浮液的动态状态。
2018-01-20 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
The prolate-to-oblate shape transition of phospholipid vesicles in response to frequency variation of an AC electric field can be explained by the dielectric anisotropy of a phospholipid bilayer
外部电场使松弛的磷脂囊泡变形为球状体，旋转轴与其方向对齐。变形取决于频率：在低频范围（~ 1 kHz），变形通常是扁长的，而将频率增加到10 kHz范围将变形变为扁长。我们试图解释这种行为的理论模型，基于最小化的总自由能的囊泡。考虑的能量项包括膜弯曲能量和电场的能量。后者通过麦克斯韦应力张量从电场计算，其中膜被建模为各向异性有耗电介质。对不同频率下囊泡的变形进行了数值计算。使用级数展开，我们还推导出一个简化的表达式的变形，它保留了频率依赖的精确表达式，并可以提供一个更好的替代使用的级数展开的温特豪特和Helfrich，这是发现是有效的，只有在低频率的限制。具有各向异性膜介电常数的模型对材料常数的值施加了两个约束：磷脂膜的介电常数张量的切向分量必须超过其径向分量约3倍;并且膜电导率必须相对较高，约为外部水介质电导率的十分之一。
2007-02-15 cond-mat.soft
Soft-Lubrication Drainage and Rupture in Particle-Driven Vesicles
New Jersey Institute of Technology（新泽西理工学院）；Florida State University（佛罗里达州立大学）；Towson University（陶森大学）；Santa Clara University（圣克拉拉大学）；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Princeton University（普林斯顿大学）
研究通过力驱动刚性包涵体推动囊泡，揭示了弹性流体动力学机制，发现囊泡在特定条件下会因张力增加而破裂，为磁性大单层囊泡设计和细胞尺度化学递送提供新见解。
2025-12-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Droplet microfluidics to prepare magnetic polymer vesicles and to confine the heat in magnetic hyperthermia
在这项工作中，我们提出了两种类型的微流控芯片涉及分散在环己烷与油酸的磁性纳米粒子。在第一种情况下，疏水涂层的纳米粒子与两亲性二嵌段共聚物通过双乳液过程自组装，以便在一个步骤中以高通量制备巨大的磁性囊泡（聚合物囊泡）。文献中显示，这种二嵌段共聚物W/O/W乳液液滴可以通过油相从水性内核的去湿转变而演变成由薄（纳米）磁性膜制成的聚合物囊泡，通常导致“橡子样”结构（聚合物过量）粘附到膜上。为了解决这个问题并大大加快该过程，通过蒸发去除溶剂被简单的PDMS芯片中的囊泡的“剪切”所取代，该PDMS芯片被设计为在磁梯度和粘性剪切之间施加平衡。在第二个例子中，使用简单的油包油乳液芯片来获得在产生射频磁场的感应线圈内循环的规则的磁液滴串。我们的证据表明，磁热疗产生的热量可以转换成温度上升，即使在nL液滴的规模。结果进行了比较，传热模型在两个限制的情况下：绝热与耗散。其目的是要解开一个微妙的难题，即在抗癌治疗的一般范围内，通过射频热疗来加热肿瘤“幻影”所需的最小尺寸。
2021-01-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Thermal and active fluctuations of a compressible bilayer vesicle
利用囊泡流体动力学理论的结果，讨论了可压缩双层囊泡的热涨落和主动涨落。采用耦合的朗之万方程和密度场来计算薄膜涨落的功率谱密度矩阵。热贡献由涨落耗散定理得到，而主动贡献由主动随机力的指数衰减时间关联函数计算。我们得到的总功率谱密度的总和的热和积极的贡献。为了与最近的红细胞微观流变学实验进行比较，进一步计算了表观响应函数。增强的响应预测在低频制度的非热活性波动。
2018-03-12 cond-mat.soft
Effect of pulse width on the dynamics of a deflated vesicle in unipolar and bipolar pulsed electric fields
脉冲直流电场作用下的单层囊泡是研究细胞电穿孔的一种很有前途的仿生系统。在强电场中，囊泡发生显著的变形，这强烈地改变了跨膜电位，从而导致电穿孔。以前的理论研究调查了在直流电场（这不是脉冲）的囊泡的电变形。在这项工作中，我们计算调查下的单极，双极，和两步单极脉冲和显示敏感的依赖性的中间形状的脉冲类型和脉冲宽度的放气囊泡的变形。从瘪泡的无应力初始形状（类似于长球体）出发，分析了内部流体介质相对于外部流体介质具有较高和较低电导率的情况。对于内部与外部流体传导率的比率，$σ_\mathrm{r}$ = 10，形状始终保持扁长，包括场关闭时。对于$σ_\mathrm{r} = 0.1$，观察到几个复杂的动力学，如长扁（PO），长扁（POP）形状的转变，在时间上取决于场的强度和脉冲特性。在这种情况下，在关闭场时，可以看到亚稳的扁圆平衡形状，这似乎是导致POPO转变的放气囊泡的特征。当施加两步单极脉冲（强和弱子脉冲的组合）时，囊泡可以根据两个子脉冲的相对持续时间而达到扁球形或长球形的最终形状。
2021-07-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Doxorubicin Loaded Magnetic Polymersomes: Theranostic Nanocarriers for MR Imaging and Magneto-Chemotherapy
采用纳米沉淀法将疏水改性磁性纳米粒子（MNP）包裹在聚（三亚甲基碳酸酯）-b-聚（L-谷氨酸）（PTMC-b-PGA）嵌段共聚物囊泡膜中。该配制方法提供了高负载的MNP（高达70重量%）以及对囊泡尺寸（100 - 400 nm）的良好控制。各向异性的SANS证实了囊泡膜在外加磁场下的变形。这些混合对象在磁共振成像中显示对比度增强特性，磁共振成像是一种常规用于人体三维和非侵入性扫描的诊断方法。它们也可以在磁场梯度中被引导。使用共封装在膜中的抗癌药物阿霉素（DOX）证明了通过磁感应触发药物释放的可行性。因此，磁性聚合物囊泡被提出作为生物成像和磁化学疗法的多模态药物纳米载体。
2012-09-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamic model and stationary shapes of fluid vesicles
提出了一种考虑流体囊泡弯曲能的相场模型。Canham-Helfrich模型是在锐界面极限下导出的。的相场的动力学方程已被数值求解，以找到固定的形状与不同的拓扑结构的囊泡和对他们的动态演变。结果与最小化自由能的结果一致。这一事实表明，我们的相场模型可以应用于更复杂的不稳定性问题。
2006-03-16 cond-mat.soft q-bio.QM
Tubulation pattern of membrane vesicles coated with bio filaments
通常使用通过激光或磁镊或通过进行性马达蛋白的作用施加的力将窄膜管从磷脂囊泡的表面拉出。最近的例子已经出现，其中这样的管自发地从囊泡与生物活性的细胞骨架丝（如FtsZ，微管）在GTP的存在下包被生长。我们展示了软囊泡如何变形，由于其拓扑结构，局部曲率和由于活跃的细丝的力之间的相互作用。我们目前的结果从动态三角形蒙特卡罗模拟的球形连续膜涂有一个电场，并显示如何的内在曲率的细丝和它们的有序相互作用驱动膜tubes。我们预测有趣的图案，弯曲的2D膜表面，促进管的形成。我们的模型的含义更动态的情况下，囊泡涂有活性混合物的微管和肌球蛋白显示形状振荡，也进行了讨论。所有这些情况都指向一个共同的主题，即2D膜表面上的缺陷位置是膜变形活动的热点。
2018-07-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
Long-range hydrodynamic effect due to a single vesicle in linear flow
囊泡参与了生物体中各种各样的运输过程。此外，它们还可以作为细胞悬浮液动力学的模型。预测其悬浮液的流变学性质仍然是一个悬而未决的问题，因为即使是对的相互作用尚未完全理解。在这里，我们分析了一个单一的囊泡，进行坦克踩踏运动，其周围的剪切流的影响，通过研究诱导扰动场$δ\vec{V}$，在其存在和不存在的速度场之间的差异。实验和数值模拟之间的比较揭示了一个令人印象深刻的协议。跟踪脊的扰动场幅度景观，我们确定的主要方向，沿其分析的速度差场的囊泡附近。扰动幅度被发现是显着的约4囊泡半径，并可以描述由幂律衰减与距离$d$从囊泡$ \| δ\vec{V} \| \propto d^{-3/2}$。这与先前的实验结果一致的两个相互作用的囊泡在类似的条件下，它们的动力学改变之间的分离距离。这是一个指示的囊泡长程效应通过扰动场，并要求适当纳入长程流体动力学相互作用时，试图获得囊泡悬浮液的流变学性质。
2016-02-10 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Electrohydrodynamics of Three-Dimensional Vesicles: A Numerical Approach
建立了直流电场作用下囊泡电流体动力学的三维数值模型。囊泡膜被建模为一个薄的电容接口，通过使用半隐式水平集射流计划。封闭的体积和表面积的局部和全局守恒的一个新的Navier-Stokes投影方法。电场计算通过隐式浸没界面法公式明确考虑电容界面，该公式同时计算电势场和跨膜电势。结果与以前发表的实验，分析和二维计算工作相匹配。
2014-09-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Flexoelectric fluid membrane vesicles in spherical confinement
对球形限制性弯电流体膜囊泡在外加均匀电场中的形态进行了数值研究。由于限制引起的变形，膜变得极化，导致与外部场的相互作用。在没有电场的情况下，囊泡的平衡形状可以在几何相图中分类为缩放面积和缩减体积的函数[1，2]。当膜的面积仅略大于限制球的面积时，出现单个轴对称内陷。非零电场诱导受限囊泡的额外伸长，其取决于电场参数的符号是垂直的或平行的。表面积或电场参数的较高值可降低系统的对称性，导致更复杂的折叠。我们提出了由此产生的形状，并表明，过渡线转移的存在下，一个电场。所获得的折叠模式可能是生物物理和技术应用的兴趣。
2020-06-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Fluid membranes in hydrodynamic flow fields: Formalism and an application to fluctuating quasi-spherical vesicles in shear flow
研究了单流体双层膜在外部流体动力学流场中的动力学行为。确定性的运动方程的配置推导出同时考虑周围液体的粘性耗散和局部不可压缩的膜。对于剪切流中的准球形囊泡，热波动可以纳入一个Langevin型运动方程的变形幅度。该方程的解显示了稳态坦克履带形状的过阻尼振荡方法。倾斜角和弹性的轮廓被确定为过剩面积和剪切速率的函数。数值结果和实验的比较进行了讨论。
1998-09-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Autonomous Engulfment of Active Colloids by Giant Lipid Vesicles
本研究设计由葡萄糖和光驱动的Janus胶体，揭示拉型游泳模式与粘附作用使活性粒子能自主触发巨型脂质囊泡的内吞吞噬，为药物递送和纳米医学提供物理原则。
2024-03-15 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
Hybrid Lattice Boltzmann / Dynamic Self-Consistent Field Simulations of Microphase Separation and Vesicle Formation in Block Copolymer Systems
提出了一种混合数值方法，将流体力学引入非均质聚合物体系的动态自洽场（SCF）研究中。它解决了一组耦合的动力学方程：流体流动的纳维-斯托克斯方程，和基于SCF的对流扩散方程的局部单体组成的演变。用格子玻尔兹曼方法模拟Navier-Stokes方程，用有限差分法求解动力学自洽方程。提出了两种应用：首先，我们研究了在对称和不对称的嵌段共聚物熔体与各种值的剪切和体积粘度的微相分离，比较与纯扩散动力学的结果。其次，我们研究了两亲性嵌段共聚物溶液中流体力学对囊泡形成的影响。与前人的研究结果一致，流体动力学相互作用对早期的微相分离影响不大，但在后期却大大加速了结构的形成过程。此外，它们还有助于选择囊泡形成的途径，有利于球形中间体而不是非球形（盘状）中间体。
2012-04-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Visualization of membrane loss during the shrinkage of giant vesicles under electropulsation
我们研究了透化电场施加到两种不同类型的巨型单层囊泡，第一种形成的EggPC脂质和第二种形成的DOPC脂质的效果。两种脂质类型的囊泡的实验显示囊泡半径的减小，这被解释为是由于透化过程中的脂质损失。我们表明，在尺寸上的减少可以定性地解释为脂质面积的损失，这是成比例的面积的囊泡透化。直接观察到三种可能的机制负责脂质损失：孔形成，囊泡形成和小管形成。
2010-01-15 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Transmembrane transport of polymer brush-grafted nanoparticles into giant vesicles
Shanxi Normal University（山西师范大学）
本研究利用自洽场理论揭示了聚合物刷修饰纳米颗粒在不同接枝密度下进入大囊泡的跨膜运输机制，发现高密度下直接穿膜转运，低密度下通过内吞作用运输，熵是主要驱动力。
2025-12-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
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
Activity-induced propulsion of a vesicle
现代生物医学应用，如靶向药物递送，需要一种能够增强转运的递送系统，超越被动布朗扩散。在这项工作中，渗透机制的推进泡浸在粘性流体的建议。通过维持囊泡内的稳态溶质梯度，溶剂（例如，水）穿过半透膜，这又推动囊泡。我们开发了一个理论模型，这个囊泡溶质系统中的渗流描述的达西流。使用的斯托克斯流的互易定理，它示出，在囊泡的外表面处的渗流速度产生的推力，这是平衡的水动力阻力，使囊泡上没有净力。我们的特点的囊泡的运动有关的限制在囊泡内的溶质的浓度分布。只要存在浓度梯度，任何渗透溶质都能推动囊泡。在目前的工作中，我们提出了活性布朗粒子（ABPs）作为溶质。为了保持一个破环浓度梯度，我们认为ABPs与空间变化的游泳速度和ABPs与恒定的属性，但在定向场的影响下。特别是，它表明，在高活性的囊泡速度是$\boldsymbol{U}\sim [K_\perp /(η_e\ell_m) ]\int Π_0^\mathrm{swim} \boldsymbol{n} dΩ$，其中$Π_0^\mathrm{swim}$是游泳压力外的内部囊泡表面上的薄的积累边界层，$\boldsymbol{n}$是单位法向量的囊泡边界，$K_\perp$是膜渗透性，$η_e$是溶剂的粘度，和$\ell_m$是膜厚度。
2022-05-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Phase-field modeling of multicomponent vesicles in viscoelastic fluid
本文提出了一种相场模型，用于研究粘弹性流体中多组分囊泡的流体动力学，结合了连续表面力方法和高精度数值求解技术。
2025-12-29 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Topological transitions in fluid lipid vesicles: activation energy and force fields
脂质双层膜是生命得以存在的基本生物屏障。双层动力学在很大程度上参与协调细胞的工作，其特征在于实质性的稳定性以及允许受控形态/拓扑变化的极端可塑性。在全细胞尺度上模拟和理解囊泡样膜的拓扑变化是一个难以实现的目标。我们提出并在这里讨论一个连续体模型，能够涵盖在一个大单层囊泡的规模的双层膜的融合/裂变过渡，并评估最小的自由能路径的过渡，灵感来自融合/裂变诱导蛋白质在自然界中朝着最小的工作支出的想法。结果预测了能量势垒的正确高度，并提供了力场，通过作用于膜，可以诱导过渡。他们被发现在很好的协议，在强度，规模和空间定位与实验数据的典型蛋白质系统在过渡期间发挥作用。该模型可以铺平道路，为开发更完整的模型的过程中，动力学耦合到流体的内部和外部环境和其他应用程序的拓扑变化发生或应该被阻止。
2022-02-28 cond-mat.soft physics.bio-ph
Binding of curvature-inducing proteins onto tethered vesicles
系留囊泡由圆柱形膜管和球形囊泡组成，通过光学镊子和微量移液器实验施加的机械力产生。这种拴系囊泡用于检查曲率诱导蛋白的曲率传感。在这项研究中，我们澄清如何结合蛋白质的横向各向同性自发曲率的感觉和产生的膜曲率的拴系囊泡使用平均场论和无网格膜模拟。膜管中蛋白质密度和管曲率的力依赖曲线分别从力点反射对称和点对称，其中管具有感测曲率。结合蛋白质的弯曲刚度和自发曲率可以从这些力依赖曲线估计。在低和高的力振幅下，管中的低和高蛋白质密度之间可以发生一级转变。均相的模拟结果与理论预测吻合得很好。此外，在模拟中还发现了具有微相分离的串珠状管。
2021-11-04 cond-mat.soft physics.bio-ph
Phase separation dependent active motion of Janus lipid vesicles
本文制备了相分离形成的Janus巨型单层囊泡，在交流电场下通过诱导电荷电渗实现自推进，并揭示了电场导致的run-and-tumble运动、增强旋转扩散及货物释放能力，为可编程人工微游泳器提供了新路径。
2023-11-01 cond-mat.soft physics.chem-ph
Polymer-induced tubulation in lipid vesicles
提出了从脂质囊泡中提取管状膜的机制。锚定两亲聚合物的浓度梯度从芽状囊泡突起产生管。我们解释这个机制的框架下的Canham-Helfrich模型。的能量分布进行了分析计算和一个固定的长度，对应于一个能量最小值的管，得到在一定的制度的参数。此外，使用相场模型，我们证实了这些结果的数值。我们得到的增长管时，聚合物源被添加，和芽状形状后，删除的聚合物源，根据最近的实验结果。
2008-04-21 cond-mat.soft q-bio.QM q-bio.SC
Soft Confinement for Polymer Solutions
作为聚合物软约束的模型，我们研究了含有相分离聚合物溶液的柔性囊泡的平衡形状。为了模拟这样的系统，我们结合相场论（PFT）的囊泡和自洽场论（SCFT）的聚合物溶液。我们观察到从一个对称的扁长形的囊泡的形状到一个不对称的梨形诱导封闭的聚合物溶液的域结构的过渡。此外，当一个非零的自发曲率的囊泡被引入时，观察到的扁长和哑铃形状的囊泡之间的再入过渡。考虑到由于可变形囊泡的限制，聚合物链的构象熵损失和平移熵损失之间的竞争，解释了这种重入转变。这一发现与Terasawa等人最近报道的实验结果一致。
2014-05-09 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Deformation and motion of giant unilamellar vesicles loaded with gold nanoparticles driven by induced charge electro-osmotic flow
本文制备载金纳米颗粒的GUVs并施加AC电场，通过光流观测和电场二次依赖关系确认ICEO流，揭示局部AuNPs导致流动不平衡并增强囊泡运动与形变。
2023-12-09 cond-mat.soft nlin.AO physics.chem-ph
Measuring the bending rigidity of microbial glucolipid (biosurfactant) bioamphiphile self-assembled structures by neutron spin-echo (NSE): interdigitated vesicles, lamellae and fibers
本研究利用中子自旋回波（NSE）技术，首次量化了新型生物基糖脂生物两亲性分子自组装形成的囊泡、层状凝胶和纤维凝胶的弯曲刚度，发现其值显著区别于传统磷脂膜，为软材料领域的基础理解与应用整合提供了新视角。
2023-10-23 cond-mat.soft
Membrane Heterogeneity Driven Dynamics of Multicomponent Vesicles in Shear Flow
本文提出热力学一致的相场模型，研究剪切流中多组分囊泡动力学，发现表面张力异质性可触发摆动和翻滚，并揭示弯曲刚度异质性导致的三种新动态状态，为可调囊泡载体提供设计原则。
2025-09-10 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
A Modular 3D-Printed Design to Investigate Prebiotic Chemical Systems in Hot Spring Pools
University of New South Wales（新南威尔士大学）；Curtin University（科廷大学）
本文提出一种模块化的3D打印热泉模拟器，用于研究热泉池中前生物化学系统的复杂性，通过模拟不同热泉池的温差、pH值和矿物学差异，探讨脂质囊泡的自组装过程。
2026-04-06 cond-mat.soft
Magnetic tubules
由二炔磷脂（DC 8，9 PC）制成的小管在磁性纳米颗粒的水性胶体分散体中的分散作为颗粒表面电荷的符号的函数进行了研究。在每种情况下，磁性纳米颗粒的存在降低了管-囊泡转变温度。在纯水中对小管进行电泳实验，可以得出负表观表面电荷的结论。我们研究了系统对静态或静止旋转场以及对磁场梯度的磁响应。这些实验揭示了小管和周围介质之间的磁导率的过量或缺乏。电子显微镜证实了这些结果，显示磷脂双层和磁性颗粒之间的静电相互作用。
2019-10-11 cond-mat.soft
A numerical model for the trans-membrane voltage of vesicles
University at Buffalo SUNY（纽约州立大学布法罗分校）
本文提出一种数值模型，用于求解囊泡周围时间变化的电场方程，通过隐式跳跃条件实现二阶精度，并验证了在解不连续情况下离散化的二阶准确性。
2014-05-20 cond-mat.soft cs.NA math.NA
Shear-Driven Circulation Patterns in Lipid Membrane Vesicles
最近的实验表明，当一个近半球形的脂质囊泡附着在固体表面进行简单的剪切流，它表现出一种模式的膜循环很像偶极涡。这与附着在表面上并受到剪切的不混溶流体液滴的相关问题中出现的环形环流形成鲜明对比。流动模式的这种深刻差异源于膜的横向不可压缩性，其将可观察到的流动限制在膜中的速度场是二维发散自由的那些流动。在这里，我们研究这些循环模式内最简单的模型膜流体动力学。基于Papkovich-Neuber势的流场的系统扩展被开发用于膜与周围流体之间的一般粘度比。与实验结果的比较[C. Vézy，G. Massiera和A. Viallat，软物质3，844（2007）]，并且示出了这样的研究如何能够允许测量膜粘度。讨论了破胶和模式选择问题。
2012-08-13 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Optical transport of sub-micron lipid vesicles along an optical nanofibre
在过去的几年里，利用限制在纳米尺度电介质结构中的光来增强对生物颗粒的操纵和分析已经取得了快速进展。小的模体积，以及不需要庞大的光学元件，相对于传统的光学操纵，在灵敏度和可扩展性方面具有优势。然而，脂囊泡（脂质体）的操作仍然困难，特别是在亚微米直径范围内。在这里，我们证明了光捕获和传输的亚微米直径的脂质体沿光学双折射使用的双折射模式的倏逝场。我们发现，低于标称衍射极限的双折射直径给出了最佳的结果。我们的研究结果为脂质体样生物颗粒的集成光学传输和分析以及它们与纳米光学谐振器的耦合铺平了道路。
2020-09-18 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.optics
Tank-treading as a means of propulsion in viscous shear flows
使用坦克踩踏作为一种手段的推进microswimmers在粘性剪切流被考虑到exam.We讨论的可能性，囊泡能够控制漂移在外部剪切流，通过局部改变其自身膜的弯曲刚度。通过准球形极限的解析计算，确定了在外部流动中的坦克踩踏囊泡的静止形状和取向，在膜不均匀性中工作到最低阶。膜的不均匀性在形状演化方程中作为额外的力项起作用，其可用于平衡流体动力学应力的影响，从而允许囊泡呈现否则将被禁止的形状和取向。囊泡的形状和方向所需的横向迁移的流动，连同弯曲刚度的配置文件，将导致这样的形状和方向，被确定。一个简单的模型，其中一个囊泡是能够向上或向下迁移的浓度场的梯度，通过硬化或软化其膜，在响应罐踩踏过程中所经历的浓度水平的变化。
2011-07-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Coupling Anisotropic Curvature and Nematic Order: Mechanisms of Membrane Shape Remodeling
本研究理论探究各向异性弯曲膜组分通过曲率感知、向列作用等调控囊泡形态的机制，对比弧形与鞍形组分的不同效应，揭示拓扑缺陷定位规律，建立膜形状重塑的统一理解框架。
2025-06-17 cond-mat.soft physics.bio-ph
Lipid-protein interaction induced domains: kinetics and conformational changes in multicomponent vesicles
蛋白质的时空组织和膜中相关的形态变化在细胞信号传导中具有重要意义。过去已经研究了在低细胞表面浓度下促进蛋白质聚集的几种机制。我们表明，使用蒙特卡罗模拟，蛋白质的亲和力，特定的脂质可以加速其聚集动力学。脂质膜被建模为一个动态三角形的表面与蛋白质定义为在顶点的平面内字段。我们发现，即使在低蛋白浓度下，强的脂质-蛋白质相互作用也会导致大的蛋白质簇，表明脂质介导的信号放大途径。在高蛋白浓度下，结构域形成类似于在脂质-脂质相互作用诱导的相分离中所见的芽。蛋白质相互作用诱导的结构域出芽被抑制时，蛋白质作为各向异性的夹杂物，并表现出非取向秩序。的动力学的蛋白质聚类和由此产生的构象变化被证明是显着不同的各向同性和各向异性的曲率诱导蛋白质。
2018-02-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Challenges in theoretical investigations on configurations of lipid membranes
本文综述了脂膜构型理论研究的一些重要成果，并提出了该领域的一些挑战，包括：（i）脂囊泡形状方程的精确解;（ii）开放脂膜控制方程的精确解;（iii）两相囊泡在出芽状态下的颈条件;（iv）膜弹性的非局部理论;（v）对称性与自由能大小的关系。
2013-01-24 cond-mat.soft math-ph math.DG
A Martini coarse-grained model of the calcein fluorescent dye
钙黄绿素渗漏测定是用于探测由外部试剂对合成脂质囊泡诱导的损伤程度的标准实验装置。与钙黄绿素从脂质体释放相关的荧光信号是囊泡破裂、瞬时孔形成或囊泡融合的特征。这种类型的测定广泛用于测试生物大分子（例如蛋白质、抗微生物肽和RNA）的膜破坏作用，并且还用于具有聚合物、金属或氧化物核的合成纳米颗粒。关于钙黄绿素和其他荧光染料可能对脂质双层的性质产生的影响知之甚少，可能会改变它们的结构和渗透性。在这里，我们开发了一个粗粒度的钙黄绿素模型，是兼容的马提尼力场脂质。我们通过比较其二聚自由能，聚集行为在不同浓度和相互作用的1-棕榈酰-2-油酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱（POPC）膜原子分辨率得到的那些验证模型。我们的粗粒度的钙黄绿素的描述，使其适合于大型钙黄绿素填充的脂质体和它们与外部代理的相互作用的模拟，允许模拟和实验脂质体泄漏测定之间的直接比较。
2019-01-10 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Phase ordering and shape deformation of two-phase membranes
在耦合场Ginzburg-Landau模型中，我们研究了简单几何形状的两相弹性膜上的相分离和伴随的形状变形，如圆柱体，球体和环面。使用一个精确的周期性畴壁解决方案，我们解决的形状和相位排序字段，并估计膜的变形程度。结果是有关的各种囊泡上的不同曲率的区域中的优先相分离。
1999-08-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Reduction in Tension and Stiffening of Lipid Membranes in an Electric Field Revealed by X-ray Scattering
利用掠入射同步辐射X射线散射技术，在微观水平上研究了交流电场对支撑脂质双层膜弹性的影响。当膜的局部电势<1 V时，观察到膜张力大幅下降至1 mN/m，有效刚度急剧增加至300 kBT。利用详细的电动力学模型和非线性Poisson-Boltzmann理论对实验结果进行了分析。基于建模的电磁应力，它提供了一个准确的描述双层分离与压力曲线，我们表明，张力的降低结果从放大膜表面上的电荷波动，而弯曲刚度的增加结果从电荷之间的直接相互作用的双电层。这些作用最终导致双层的不稳定和囊泡的形成。在具有较低张力的细胞膜中，在数十纳米的长度尺度上预计会有类似的效果，并且可以解释许多电驱动过程。
2016-05-10 cond-mat.soft
Novel Cisplatin-Magnetoliposome Complex Shows Enhanced Antitumor Activity via Hyperthermia
本文开发了一种负载顺铂和磁性纳米颗粒的磁脂质体，可在磁场下诱导热疗并增强肿瘤细胞凋亡，体内实验显示其联合磁热疗可显著提高荷瘤小鼠生存率。
2024-11-13 cond-mat.soft q-bio.TO
Voltage dynamics of spherical membranes from single ion channel currents
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本研究结合理论与数值模拟，解析球形膜囊泡局部电流驱动的电荷重组时空动力学，推导非局部电缆方程，为电紧张紧凑细胞的电生理学简化提供第一性原理基础。
2026-08-25 cond-mat.soft math-ph math.MP
Curvature-driven migration of colloids on lipid bilayers
胶体和蛋白质都可以与脂质双层结合，并在这些二维流体中横向移动。受蛋白质的启发，产生膜曲率，感觉到底层膜的几何形状，并迁移到高曲率的网站，我们探讨的问题：胶体，粘附到脂质双层，也可以感觉和响应膜的几何形状？我们报告的曲率迁移的Janus微粒粘附到巨大的单层囊泡拉长，目前定义良好的曲率场。然而，与蛋白质不同，蛋白质的迁移是为了使膜弯曲能最小化，胶体的迁移机制完全不同。通过确定沿轨迹耗散的能量，介导这些相互作用的能量场被推断为在局部偏曲率中是线性的，如先前报道的在不混溶流体之间的弯曲界面处捕获的胶体。然而，在后一种系统中，能量梯度要大得多，因此粒子的运动是确定性的，而囊泡上的胶体在弱曲率梯度区域的运动具有显著的波动。通过解决的作用，布朗运动，我们表明，所观察到的曲率迁移的双层胶体确实是一个曲率毛细迁移的情况下，膜张力发挥界面张力的作用。此外，由于这种运动是由膜张力和形状介导的，所以它可以通过简单地改变这些参数来调节，或者甚至打开和关闭。虽然在许多贡献中已经考虑了脂质膜上的颗粒-颗粒相互作用，但我们在这里报告了一种令人兴奋的和以前未探索的方式，以积极引导胶体迁移到脂质双层上的所需位置。
2016-02-23 cond-mat.soft physics.bio-ph
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
Stresses in curved nematic membranes
指向矢场在弯曲薄膜上的有序结构引起应力。在这项工作中，我们提出了一个理论框架来计算的应力张量和扭矩的后果，有序的，我们使用的变分原理和不变性的能量下的欧几里德运动。膜的欧拉-拉格朗日方程以及相应的边界条件也表现为自然结果。发现的应力张量包括缺陷之间的吸引-排斥力;同样，缺陷被吸引到高斯曲率中具有相同符号的补丁。这些力通过表面的Laplace-Beltrami算子的格林函数来调节。此外，我们发现非各向同性的力量，涉及衍生物的格林函数和高斯曲率，即使在正常方向的膜。我们研究轴向膜的情况下，分析球形的。对于球形囊泡，我们发现修改后的杨-拉普拉斯定律作为一个后果的纹理。在球冠的北极有缺陷的情况下，我们发现力是排斥的北极，这表明它是一个不稳定的平衡点。
2018-05-13 cond-mat.soft
Model for curvature-driven pearling instability in membranes
本文提出了一种处理膜动态不稳定性的相场模型。我们用它来研究曲率驱动的珠状不稳定性引起的两亲性聚合物的锚定在膜上的囊泡。在这个模型中，我们获得了最近的实验中报道的形态变化。均匀珠光结构的形成是通过从尖端开始的初始圆柱形管的后续珠光化来实现的。对于足够高的浓度的锚，我们从理论上表明，均匀的珍珠形状是积极的不太有利的比一个不均匀的，一个大的球体连接到一个阵列的较小的球体。
2007-07-17 cond-mat.soft q-bio.CB q-bio.QM
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
Probing lipid membrane bending mechanics using gold nanorod tracking
由于热波动，脂质双层膜经历波长从几十纳米到几十微米的快速弯曲波动。在这里，我们探测这样的波动和膜的力学通过测量随时间变化的取向的单个金纳米棒（GNRs）粘附到膜，使用高速暗场显微镜。在脂质囊泡中，这样的测量允许确定膜的粘度、弯曲刚度和张力以及单层在彼此上滑动的摩擦系数。面内旋转的GNR阻碍了波动的膜张力依赖的方式，与模拟一致。粘附在活的培养细胞的质膜上的单个GNRs的运动类似地揭示了该膜的复杂物理学和与细胞的肌动球蛋白皮质的耦合。
2021-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
