渗透压和抽吸张力作用下GUV膜中液-液相变的起伏

脂质膜会发生液-液相分离，形成微米尺度的畴。多种物理参数会影响这一相变过程。例如，温度降低会导致膜发生去混合，静水压力升高也会产生同样的效果。然而，关于膜张力如何影响膜相分离的测量结果却存在矛盾。对一群囊泡施加渗透压差的实验表明，膜的相溶转变温度会升高；相反，对单个膜施加微吸管吸引或基底拉伸的实验则表明，相溶转变温度会降低。在本研究中，我们发现，无论是渗透压还是微吸管吸引，都能够提高转变温度。我们讨论了膜孔和膜中的隐藏面积如何给研究人员带来挑战，使其难以将实验测得的渗透浓度差定量转换为膜张力。我们表明，通过对渗透浓度差进行重新归一化，具体而言，即将其除以外部渗透浓度，可以减轻比较不同渗透压实验数据时所面临的困难。我们结合现有理论预测，并围绕增加膜张力对囊泡膜产生的四种已知效应，对研究结果进行了讨论：1）管状结构和聚集体中的隐藏面积减少；2）面外热涨落减弱；3）每个脂质分子所占面积增加；4）膜孔形成。首先，隐藏面积可以解释囊泡为何能够承受较高的渗透浓度差。其次，热涨落受到抑制以及每个脂质分子所占面积增加，可能解释相溶转变温度的偏移。最后，膜孔可以解释时间依赖性。总体而言，我们的结果凸显了开展新理论与模拟研究的必要性，以统一预测膜张力处于上述四种状态时转变温度的变化规律。

脂质膜会发生液-液相分离，形成微米尺度的结构域。多种物理参数会影响这一相变过程。例如，温度降低会导致膜发生去混溶，静水压力升高也会产生同样的效应。然而，关于张力如何影响膜相分离的测量结果却存在相互矛盾的结论。对一群囊泡施加渗透压差的实验报道，膜的混溶性转变温度升高；相反，对单个膜施加微吸管吸引或基底拉伸的实验则报道，混溶性转变温度降低。在本文中，我们发现，渗透压和微吸管吸引均可提高转变温度。我们讨论了膜孔和膜中的隐藏面积如何给研究人员带来挑战，即难以将实验测得的渗透浓度差定量转换为膜张力。我们表明，通过对渗透浓度差进行重新归一化，具体而言，即除以外部渗透浓度，可以减轻比较不同渗透压实验数据时所面临的困难。我们结合现有理论预测，并从增加囊泡膜张力所产生的四种已知效应出发，讨论了我们的结果：1）管状结构和聚集体中的隐藏面积减少；2）膜面外热涨落减弱；3）每个脂质分子所占面积增加；4）孔的形成。首先，隐藏面积可以解释囊泡为何能够承受较大的渗透浓度差。其次，热涨落的抑制以及每个脂质分子所占面积的增加，可能解释混溶性转变温度的偏移。最后，孔的形成可以解释时间依赖性。总体而言，我们的结果凸显了发展新理论和开展新模拟的必要性，以统一预测膜张力处于上述四种状态时转变温度的变化。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.03.748981v1?rss=1

🏷️ 脂质膜 液-液相分离 巨型单层囊泡 膜张力 渗透压 相变温度