纳米颗粒与脂质膜的结合：从囊泡基凝胶到囊泡内陷与破坏

细胞提供了大量启发性实例，其中蛋白质与膜结合形成对细胞内区室化、货物转运和细胞形态特化至关重要的复杂结构。尽管有如此丰富的实例，我们仍缺乏在合成体系中控制膜形态的设计原理。本文表明，即便是球形纳米颗粒结合到脂质双分子层膜囊泡这一相对简单的情况，也会产生一组可通过颗粒结合能定量控制的极为丰富的形态。我们发现，当结合能相对于特征膜弯曲能较弱时，囊泡彼此黏附并形成软固体，这可用作可控释放的有用平台。当结合能较大时，囊泡经历一个显著的破坏过程：先出现内陷小管，随后囊泡外翻，形成纳米颗粒-膜小管网络。我们提出，从一种行为到另一种行为的转变是由纳米颗粒从部分包裹到完全包裹的过渡所触发。该模型通过计算机模拟和结合能的定量估计得到证实。这些发现为一类新型基于囊泡的闭孔凝胶打开了大门，其含水量超过99%，可封装并按需释放。我们的结果还展示了如何有意驱动囊泡的剧烈形状变化，作为迈向形状响应颗粒的一步。最后，它们有助于统一先前观察到的囊泡和细胞对添加纳米颗粒的广泛响应。