Active liquid crystals powered by force-sensing DNA-motor clusters
细胞骨架活性向列体表现出惊人的非平衡动力学，由耗能的分子马达提供动力。为了深入了解这些材料的结构和力学，我们设计了可编程簇，其中驱动蛋白马达通过双链DNA接头连接。基于DNA的簇为活性向列体提供动力的效率取决于驱动蛋白马达的步进动力学和聚合物接头的化学结构。荧光各向异性测量表明，电机集群，像丝状微管，表现出当地的有序。DNA连接子的性质使得能够设计力传感簇。当连接器上的负载超过临界阈值时，集群会崩溃，停止产生主动应力并减缓系统动力学。荧光读数揭示了产生丝间滑动的结合簇的分数。反过来，这产生了驱动蛋白马达沿着微管步进时所经历的平均负载。DNA马达簇为理解纳米级分子马达集体产生介观主动应力的分子机制提供了基础，介观主动应力又为主动向列相的宏观非平衡动力学提供了动力。
2021-06-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
A Simple Experimental Model to Investigate Force Range for Membrane Nanotube Formation
活细胞中膜小管的存在对于许多生物过程是必不可少的。在细胞中，形成纳米尺寸的脂质小管的一种机制是通过分子马达诱导的双层提取。在本文中，我们描述了一个简单的实验模型，以调查所需的力量，脂质管形成使用驱动蛋白马达锚定DOPC囊泡。以前的相关研究使用分子马达主动拉动膜以提取纳米管。在这里，我们反转系统的几何形状，分子马达被用作静态锚连接DOPC囊泡的二维微管网络和外部流被引入到产生纳米管的阻力促进。我们发现，约7 pN的拖曳力足以用于半径为1至2 μ m的囊泡的小管提取。通过我们的方法，我们发现由单个分子马达产生的力足以从球形脂质囊泡中提取膜小管。
2016-10-01 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Pattern formation, localized and running pulsation on active spherical membranes
肌动蛋白-肌球蛋白皮质与细胞膜偶联产生的主动力允许细胞变形，对环境做出反应，并介导细胞运动和分裂。几种膜结合的激活蛋白沿着它移动，并耦合到膜曲率。此外，它们还可以作为丝状肌动蛋白生长的成核位点。肌动蛋白聚合可以在膜上产生局部向外的推力。来自收缩性肌动球蛋白皮质的向内拉力可以通过肌动蛋白丝沿着膜传播。我们使用场的耦合演化来进行线性稳定性分析和数值计算。由于活性克服了诸如表面张力和抗弯刚度的稳定因素，球形膜显示出朝向斑图形成、局部脉动和极间运行脉动的不稳定性。我们提出我们的结果在相图和耦合场的演化。它们与活细胞相关，并且可以在人工细胞样构建体的实验中得到验证。
2021-09-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
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
Interplay between membrane elasticity and active cytoskeleton forces regulates the aggregation dynamics of the immunological synapse
T细胞和抗原呈递细胞之间的粘附通过TCR-pMHC和LFA 1-ICAM 1蛋白复合物实现。这些分离形成一种特殊的模式，称为免疫突触（IS），由TCR-pMHC键的中心准环状结构域组成，周围是LFA 1-ICAM 1复合物的外周结构域。从成像研究中获得的见解得出的结论是，IS中中央粘附结构域的形成是由主动（ATP驱动）机制驱动的。然而，最近的研究表明，被动（热力学）机制也可能在这一过程中发挥重要作用。在这里，我们提出了一个简单的物理模型，考虑到膜介导的TCR-pMHC键之间的热力学吸引力和有效的力量，他们的经验，由于ATP驱动的肌动蛋白逆行流动和动力蛋白马达蛋白的运输。蒙特卡罗模拟的模型表现出良好的时空协议与实验观察到的模式演变的TCR-pMHC微团簇。当其中一个聚合机制“静音”时，协议就失去了，这有助于确定过程中各自的角色。我们的结论是，肌动蛋白逆行流驱动的TCR-pMHC债券的向心运动，而膜介导的相互作用，促进微簇的形成和增长。在没有动力蛋白马达的情况下，系统演变成环形图案，这突出了动力蛋白马达在最终同心图案形成中的作用。被动机制和主动机制之间的相互作用调节积累过程的速率，在没有被动机制和主动机制的情况下，积累过程要么进行得太快，要么进行得太慢。
2017-08-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
Bidirectional motion of filaments: Role of motor proteins and passive cross linkers
在真核细胞中，马达蛋白（MP）与细胞骨架丝结合并沿其定向运动，产生主动应激。在细胞分裂过程中，一种纺锤体结构的重叠反平行微管（MT）的形式，其稳定性和动力学的影响下的MPs已被广泛研究。尽管已知被动交联剂（PCL）为丝状网络提供结构稳定性，但MP的ATP依赖性主动力和PCL对MT重叠的被动熵力之间的相互作用的后果仍然在很大程度上未被探索。在这里，我们制定和表征的模型来研究这一点，使用线性稳定性分析和数值积分。在PCL的存在下，我们发现动态相变与变化的活动表现出制度的稳定部分重叠或没有振荡，不稳定的完全重叠，和稳定的极限环振荡，出现通过超临界Hopf分叉，其特征在于由MP和PCL参数确定的振荡频率。我们发现，重叠动力学和稳定性的关键取决于是否重叠对的两个MT是可移动的或一个是固定的，在体内和体外研究具有潜在的影响。
2017-06-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Effective Temperature of Red Blood Cell Membrane Fluctuations
生物驱动的非平衡波动通常以其非高斯性或“有效温度”为特征，有效温度取决于频率并高于环境温度。我们解决这两个措施理论上通过检查一个随机踢“粒子”，与可变数量的踢“马达”，并显示这两个指标的非平衡行为可以矛盾。我们的研究结果进行了比较，与新的实验红细胞膜的形状波动，并展示了如何在这个系统中的电机的物理性质，可以揭示使用这些全球性的措施的非平衡。
2011-05-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
F1 rotary motor of ATP synthase is driven by the torsionally-asymmetric drive shaft
F1 F0 ATP合酶（ATP酶）在质子移动力（pmf）驱动的过程中促进线粒体膜和细菌内膜中ATP的合成，或者使用来自ATP水解的能量来逆着浓度梯度泵送质子穿过膜。ATP酶由两个旋转马达F0和F1组成，它们产生相反的旋转并竞争对它们共享的中央γ轴的控制。在这里，我们基于线圈γ轴扭转弹性能的不对称性，将F1电机的自洽物理模型描述为简化的两态布朗棘轮。该随机模型统一了直线电机和旋转电机的物理描述，并解释了$γ$ -轴的步进单向旋转，与Boyer的“绑定变化”思想一致。替代模型参数，所有独立已知从最近的实验中，我们的模型定量再现的ATP酶的操作，例如，“空载”角速度是ca。400~rad/s的抗张强度与实验结果基本一致。增加由F0施加的pmf扭矩可以减慢、停止和克服由F1产生的扭矩，以非常低的“失速扭矩”值从ATP水解切换到合成。我们讨论的问题的电机效率，这是非常低的，如果计算从有用的机械工作，它产生的-但相当高的“有用的结果”时，被衡量的数量H+推动对化学梯度在F1 ATP驱动的操作。
2016-01-29 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Bidirectional cooperative motion of myosin-II motors on actin tracks with randomly alternating polarities
许多分子马达的协同作用对于细胞运动和有丝分裂等动态过程是必不可少的。这种作用可以通过使用运动性测定来研究，其中跟踪细胞骨架丝在被马达蛋白质包被的表面上的运动。在以前的研究肌动蛋白-肌球蛋白II系统，观察到快速定向运动，反映了肌球蛋白II电机的趋势，单向传播沿肌动蛋白丝。在这里，我们提出了一个运动与肌动蛋白束组成的短丝状段随机交替极性测定。这些肌动蛋白轨迹表现出双向运动，在方向反转之间具有宏观上大的时间间隔（几秒的量级）。对这种双向运动的分析表明，特征反转时间$τ_{rev}$不依赖于运动束的大小或电机的数量$N$。这一观察结果与先前基于双态棘轮模型的理论计算相矛盾[Badoual等人，Proc. Natl. Acad. Sci. USA，vol.99，p.6696（2002）]，预测了$τ_{rev}$与$N$的指数增加。我们提出了一个修改后的版本，该模型考虑到弹性能量由于肌球蛋白II电机的肌动蛋白轨道的拉伸。新的模型产生了一个很好的定量协议与实验结果。
2009-03-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
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
Active translocation of a semiflexible polymer assisted by an ATP-based molecular motor
在这项工作中，我们研究了跨膜纳米孔的聚合物的辅助易位，其中分子马达施加由ATP分子的水解提供燃料的力。在我们的模型中，马达在固定的时间内切换到其活动状态，同时等待ATP分子结合并触发脉冲，在指数分布的时间间隔内。聚合物被建模为珠弹簧链与排除的体积和弯曲的贡献，并在一个随机的三维环境中移动与Langevin动力学建模在固定的温度。由此产生的动力学表明，取决于链的灵活性的Michaelis-Menten易位速度。研究了不同弯曲度下平均迁移时间随聚合物长度的标度行为。
2017-05-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
Defect-driven shape instabilities of bundles
拓扑缺陷对凝聚态系统的热力学和结构至关重要。例如，当掺入到像石墨烯这样的结晶膜中时，具有正和负拓扑电荷的向错分别将材料弹性地弯曲成圆锥形和鞍形形状。最近发现的二维柱状结构中的元件间间距与曲面的度量性质之间的映射激发了关于柱状束的截面中的缺陷与其3D形状之间的相互作用的基本问题。这些问题对一大类丝状材料的结构至关重要，从蛋白质纤维等生物组装体到碳纳米管束等纳米或微米结构的合成材料。在这里，我们探索的屈曲行为的基本向错在六角束使用连续弹性理论和离散细丝的数值模拟相结合。我们发现，形状不稳定性是由一个单一的材料相关的参数，其特征的细丝间的细丝内的弹性能量的比例控制。随着主机以前未知的形状平衡-丝状类似物的圆锥形和鞍状形状的缺陷膜-我们发现一个深刻的不对称反应，积极和消极的拓扑带电缺陷的无限长的限制，是没有平行的膜模拟。高度非线性依赖的向错电荷的符号被证明有一个纯粹的几何起源，源于从不同的兼容性（或不兼容性）的有效正（或负）曲率的几何形状与纵向恒定的灯丝间距。
2018-08-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Internal Motility in Stiffening Actin-Myosin Networks
我们提出了一个研究丝状肌动蛋白的解决方案，含有重肌球蛋白II马达分子的裂肌球蛋白亚片段。我们专注于粘弹性相行为和内部动力学的ATP耗竭过程中，这样的网络。同时使用微流变学和荧光显微镜作为补充实验工具后，我们发现一个溶胶-凝胶转变伴随着一个突然发作的定向长丝运动。我们解释的溶胶-凝胶转变的肌球蛋白II酶学，并建议一个“拉链”机制来解释在附近的溶胶-凝胶转变的细丝运动。
2003-07-02 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio
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
Hamiltonian Active Particles in Incompressible Fluid Membranes
Birla Institute of Technology and Science, Pilani（比拉理工学院）；Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）
本文提出了一种哈密顿框架，用于研究嵌入在不可压缩二维膜中的推子和拉子偶极子的相互作用，揭示了远场偶极子流的无旋特性及哈密顿动力学对活性偶极子集体行为的影响。
2026-07-01 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
The mechanics and thermodynamics of tubule formation in biological membranes
膜微管化是一个普遍存在的过程，发生在质膜和细胞内细胞器的膜上。已知这些微管事件是由施加在膜上的力介导的，所述力是由于马达蛋白、细胞骨架的聚合或由于结合到膜上的膜蛋白之间的相互作用而引起的。管形成的大量实验观测已得到相关膜力学的数学建模的充分支持，并提供了深入了解膜管的力-位移关系。最近的进展，在定量生物物理测量的膜蛋白质相互作用和小管形成有必要在建模，将占多个方面的相互作用，同时发生的需要。在这里，我们提出了一个全面的审查小管形成的实验观察，并提供从连续建模框架的背景。最后，我们探讨了在这一领域的未来研究的范围，重点是迭代建模和实验测量，这将使我们能够扩大我们的细胞中的tuberculosis过程的机械理解。
2020-12-01 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Properties of sodium-driven bacterial flagellar motor: A two-state model approach
细菌鞭毛马达（Bacterial flagellar motor，BFM）是一种离子驱动的分子机器，它驱动鞭毛丝旋转，使细菌能够在粘性溶液中游动。了解其机制是生物物理学的一个挑战。在前人模型的基础上，受马达蛋白描述思想的启发，提出了一个双态模型。同时，根据相应的实验数据，给出了BFM膜电压与环境pH值之间的数学关系，以及内部和外部钠浓度之间的关系。因此，通过将扭矩-速度关系的理论结果与最近的实验数据拟合获得的模型参数值，可以获得细菌鞭毛马达的许多生物物理性质，用于任何pH值和任何外部钠浓度。包括转速、失速扭矩（即BFM产生的扭矩）、旋转离散度和旋转随机性。本文首先对单定子无刷电机进行了分析，然后简要介绍了多定子无刷电机的特性。
2013-12-05 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Sufficient conditions for the additivity of stall forces generated by multiple filaments or motors
分子马达和细胞骨架丝在大多数情况下在相反的力下共同工作。这种相反的力可能是由于马达携带的货物或来自细胞膜挤压细胞骨架丝的阻力。最近的一些研究表明，由多个细胞骨架细丝或分子马达产生的集体最大力（失速力）可能并不总是单个细丝或马达的失速力的简单总和。为了理解这种过剩或赤字的集体力量，我们研究了广泛的一类模型的细胞骨架丝和分子马达。我们认为，由一组灯丝或电机产生的失速力是加性的，即$N$数量的灯丝（电机）的失速力是$N$倍的一个灯丝（电机）的失速力，当系统在失速平衡。相反，我们表明，这种添加剂的属性通常不成立时，系统在失速不平衡。因此，我们提出了一个新的和统一的理解现有的模型表现出这种非加性，并概括我们的论点，通过开发新的模型，证明这种现象。我们还提出了一个类似于热力学效率的量，可以很容易地预测这种偏离失速力加性的灯丝和电机集体。
2016-09-26 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Stochastic Ratcheting on a Funneled Energy Landscape is Necessary for Highly Efficient Contractility of Actomyosin Force Dipoles
目前对非肌肉细胞的无序肌动球蛋白网络中收缩性如何出现的理解仍然主要基于来自早期肌肉收缩性工作的直觉。然而，这种观点在很大程度上忽略了被动交联剂结合后的自由能增益，即使在没有主动波动的情况下，自由能增益也提供了朝向高度重叠的丝状状态的热力学驱动。在这项工作中，我们揭示了这一现象，表明被动交联剂，当考虑在两个反平行丝的情况下，产生明显的收缩力。然而，随着交联剂的结合自由能的增加，动力学停滞的急剧开始随之而来，大大降低了这种收缩机制的有效性，使得网络仅在其边界处具有弱抵抗张力的情况下收缩。我们已经进行了随机模拟阐明这一机制，其次是平均场处理，预测收缩力如何渐近规模小，大的结合能，分别。此外，当考虑一个积极的收缩丝对，非肌肉肌球蛋白II的基础上，我们发现，这些电机的非进行性的性质导致非常低效的力的产生，由于反冲滑动的重叠期间，当电机被解离。然而，我们发现，被动交联剂可以作为一个结构棘轮在这些未绑定的运动时间跨度，导致巨大的力放大。我们的研究结果揭示了生物活性物质中瞬时结合蛋白质的非平衡效应，如在非肌肉肌动蛋白细胞骨架中观察到的，表明高效的收缩力偶极子来自被动交联剂和主动电动机动力学的协同作用，通过棘轮机制在漏斗状能量景观上。
2017-05-23 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Modelling the effect of myosin X motors on filopodia growth
我们提出了一个数值模拟研究的丝状伪足生长的动态存在的主动运输肌球蛋白X电机。我们采用了微观代理为基础的模型，它捕获的增长过程中的随机性，和连续平均场论，忽略了波动。我们发现，在没有电机，丝状伪足的增长被高估的连续平均场论。因此，波动减缓了生长，特别是当突起由少量（10个或更少）的F-肌动蛋白纤维驱动时，以及当对抗生长的力（来自膜弹性）足够大时。我们还表明，与典型的参数值为真核细胞，电机是不太可能提供一个肌动蛋白运输机制，提高丝状伪足的大小显着，除非G-肌动蛋白浓度内的丝状伪足大大超过了细胞质散装。我们解释这些意见的数量级估计的数量级的扩散引起的和对流引起的增长的一束布朗棘轮。
2013-12-16 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Shear-induced gelation of self-yielding active networks
分子马达产生的主动应力驱动细胞骨架远离平衡，赋予其可调的机械特性，这些特性对于细胞分裂和运动等多种功能至关重要[1-5]。设计类似的仿生系统是创造能够模拟细胞功能的活性物质的关键先决条件[6-7]。这些长期目标需要了解电机产生的应力如何调整丝状网络的机制[8-11]。在基于微管的活性物质中，驱动蛋白马达产生可伸展运动，导致网络链接的持续断裂和重组[12]。我们研究了这种微观动力学如何改变网络的机械性能，揭示了网络粘度首先随着施加的剪切速率而增加，然后过渡回低粘度状态。通过调节分子马达的速度，可以控制非单调的剪切依赖粘度。一个两状态的唯象模型，结合液体和固体样元素定量相关的非单调剪切速率依赖的粘度，局部测量流量。这些研究表明，可伸展网络的流变学不同于先前研究的活性凝胶[13]，其中收缩性增强了机械刚度。此外，流体动力学相互作用的游泳者的连续模型没有捕获流动诱导的凝胶化[14-21]。活性相关的粘弹性的观察需要发展的软活性固体，其内在的活性应力的屈服或屈服的网络模型。
2020-04-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Kinesin-driven de-mixing of cytoskeleton composites drives emergent mechanical properties
本研究结合实验与模拟表征驱动蛋白重构的肌动蛋白-微管复合物力学特性，发现中等马达浓度下的相分离会引发涌现刚度，揭示了结构-力学耦合实现刚度增强的新机制。
2025-01-13 cond-mat.soft
Sustained unidirectional rotation of a self-organized DNA rotor on a nanopore
流体驱动的旋转马达驱动人类社会中的功能过程，如风车和水轮。虽然这种旋转马达的例子在细胞生物学中也很突出，但它们在纳米级的合成结构迄今为止仍然难以捉摸。在这里，我们展示了流动驱动的旋转运动的自组织DNA纳米结构，停靠在一个薄的固态膜中的纳米孔。弹性DNA束在电泳对接到固态纳米孔上时自组装成手性构象，随后显示高达20转/秒的持续单向旋转运动。转子利用来自纳米级水和离子流的能量，所述纳米级水和离子流由纳米孔中的静电（电）化学电势梯度产生，所述静电化学电势梯度通过盐梯度或施加的电压建立。这些人造纳米发动机在生理条件下自组织和自主运行，为在纳米级界面上构建能量转换发动机铺平了新的方向。
2022-06-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
Active processes make mixed lipid membranes either flat or crumpled
活细胞膜是否表现出可折叠性相变（MPTs），如果是这样，它们在相变附近如何波动仍然是物理学和生物学中悬而未决的问题。受这些问题的启发，我们构建了脂膜的通用流体动力学理论（脂膜是活跃的，例如，由于周围细胞骨架中的分子马达，或膜本身中的活性蛋白质组分）。我们利用这一点来揭示膜波动和MPTs之间的直接对应关系。几个可测试的预测：（i）通用{ \em主动硬化}与取向长程序（平膜）或{ \em软化}与膜的褶皱，由{ \em主动张力}控制和（ii）对于混合脂质膜，捕获的性质推定MPTS通过测量膜构象波动。混合活性膜中可能存在一级和二级MPTs。接近二级MPT时，主动硬化（软化）表现为{ \em超硬（超软）膜}。我们的预测在各种{ \em体外}系统中是可检验的，例如，沉积在脂质体和脂质膜上的活细胞骨架提取物，其中含有包埋在被动流体中的活性蛋白质。
2017-11-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Force Dipole Interactions in Tubular Fluid Membranes
本研究构建了管状流体膜中力偶极驱动的流动解析解，发现偶极子对沿螺旋测地线运动并产生各向异性相互作用，且轴向偶极子对沿紧致方向随时间线性漂移，对理解运动蛋白非平衡动力学有重要意义。
2025-06-20 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Active surface flows accelerate the coarsening of lipid membrane domains
研究马达驱动 actin filaments 产生的活性表面流对脂质膜域粗化的影响，发现其使生长指数提升2倍至 $\sim t^{2/3}$，并基于 Smoluchowski 和相场模型提出理论预测，证明活性物质力可控制膜域生长与形态。
2023-07-30 cond-mat.soft
Microscopic origin of macroscopic contractility in actin-myosin active gel models
Institute of Bioengineering, School of Life Sciences, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院（EPFL）生命科学学院生物工程研究所）；SIB Swiss Institute of Bioinformatics（瑞士生物信息学研究所）；Department of Genetics and Evolution, University of Geneva（日内瓦大学生物遗传与进化系）；Laboratoire Matière et Systèmes Complexes, Université de Paris Cité（巴黎 Cité 大学物质与复杂系统实验室）；Institut Curie, Université PSL, Sorbonne Université, CNRS UMR168, Physique des Cellules et Cancer（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 UMR168，细胞物理与癌症实验室）；Université Paris Cité, CNRS, Institut Jacques Monod（巴黎 Cité 大学，法国国家科学研究中心，雅克·莫诺研究所）
研究通过数值模拟揭示主动胶模型如何描述细胞收缩力，发现应力与肌动蛋白密度线性相关，并能预测马达特性对收缩应力的影响。
2026-01-05 cond-mat.soft physics.bio-ph
Shape Transformations and Rupture of a Vesicle Driven by an Encapsulated Active Particle
Indian Institute of Science Education and Research Mohali（印度科学教育与研究学院穆扎法尔纳加尔分校）
本研究通过粗粒化模拟揭示，囊泡内单个活性粒子的推进力驱动膜变形，其程度随活性非单调变化，高活性导致破裂，且表面张力显著调节该过程。
2026-10-06 cond-mat.soft
Placement of Biological Membrane Patches in a Nanofluidic Gap with Control over Position and Orientation
本文提出利用摇摆布朗马达和表面势工程，在纳米流体限域中实现对紫膜片的精确定位与取向控制，为构建光驱动纳米混合器件提供了新途径。
2023-11-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Active elastohydrodynamics of vesicles in narrow, blind constrictions
在许多生物和工程应用中，囊泡通过狭窄收缩的流体阻力限制运输是一个反复出现的主题。受电机驱动的运动到封闭的神经元树突棘的软膜结合囊泡，在这里，我们研究这个问题，使用被动的三维模拟和简化的半解析理论相结合的囊泡，迫使通过这种收缩由分子马达的主动运输。我们表明，这些对象的运动的特点是由两个无量纲的数量有关的几何形状和强迫相对于囊泡弹性的强度。我们使用数值模拟来表征通过通道中的收缩由流体压力迫使的囊泡的渡越时间，并且发现相对于开放通道，运输到盲端导致形成有效的润滑层，其强烈地阻碍运动。当流体压力迫使补充的力量，由于分子马达，负责囊泡贩运到树突棘，我们发现，电机之间的竞争迫使和流体阻力的结果在多稳态动力学让人想起真实的系统。我们的研究强调了非局部流体动力学效应在确定收缩的几何形状中的囊泡运输动力学中的作用。
2017-12-06 cond-mat.soft
Pattern formation under mechanical stress in active biological networks confined inside evaporating droplets
本研究利用蒸发液滴产生的剪切应力对微管-驱动蛋白活性网络施加机械刺激，观察到动态图案形成，并证明该装置可作为研究细胞骨架应力响应及无膜区室动力学的原创生物反应器。
2023-05-11 cond-mat.soft physics.bio-ph
Constriction of actin rings by passive crosslinkers
本研究针对被动交联剂驱动肌动蛋白环收缩的现象，建立了包含交联剂缩合驱动力及摩擦、丝弯曲阻力的模型，分析了收缩力的影响因素并预测了相关力学特性，揭示了肌动蛋白丝滑动的机制。
2023-03-17 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Amoeboid cell migration and shape dynamics driven by actin polymerization
Univ. Grenoble Alpes, CNRS, LIPhy（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心、物理实验室）；Centre national d’études spatiales (CNES)（法国国家空间研究中心）
本文提出了一种最小的活性壳模型，用于描述变形虫细胞的迁移和形状动力学，展示了由肌动蛋白聚合引起的逆向流驱动的持续定向迁移以及多种动态状态的涌现，揭示了非平衡活物质中非线性行为的通用原理。
2026-05-18 cond-mat.soft physics.bio-ph
Can magnetism-assisted quasiperiodic structures in Russell-FeS `bubbles' offer a quantum coherent origin of life?
本文旨在扩大Russell等人的碱性渗漏现场热液丘情景的范围，通过呼吁其更广泛的画布来假设通过FeS膜的凝胶相内的力的相互作用进行的greatite簇的自组装：解离与定向附着的Rayleigh-Benard对流的定向热传递（小集群）和磁力（大集群）的协会，后者由磁丘成分协助。微小的团簇在团簇层中的定向运动让人想起萌芽、分子马达、凯恩斯-史密斯假设的前RNA世界和光学极性等过程。（软）多核形成速率高于（硬）微晶的生长速率，与二十面体相关（晶体学禁止!）草莓状形态。这种模式表明了一个链接到非周期性，从而加强了准周期性的连接，可以提供一个自然的访问功能，如表面限制，异常传输和低热导率，同时促进通过集群的扩散。磁性提供了一系列的特征：原始的多细胞性;组装分子的相位相关性;克服热退相干。这些动态嵌套结构为迭代计算、自适应学习和相干量子搜索提供了可能性。酶FeS簇和Hadean洋底之间的联系被视为一个更大的概念框架的一部分，揭示了磁性和生命起源的作用。
2007-11-25 cond-mat.soft physics.bio-ph quant-ph
