球形囊泡的渗透屈曲

我们研究了弹性球壳在渗透压下的屈曲行为，以外部溶液的渗透剂浓度作为控制参数。我们将分岔行为的结果与机械压力控制（即囊泡内部为空）下的屈曲结果进行了比较。我们发现渗透屈曲与机械屈曲的屈曲状态存在显著差异。机械压力控制总是导致完全塌陷的状态且相对两侧接触，而渗透压力控制下通常出现带有单个有限凹痕的未塌陷状态。对于足够大的内部渗透剂浓度，渗透压力控制在定性上类似于体积控制下的屈曲，其中体积由壳内外的渗透剂浓度决定。我们提出了一个定量理论，该理论还捕捉了壳弹性对渗透压与体积关系的影响。这些发现对于应用中屈曲形状的控制具有重要意义。我们展示了如何利用渗透剂浓度来控制屈曲壳的体积。推导出了一个精确的解析公式，用于描述渗透压、弹性模量与屈曲囊泡体积之间的关系。这也使得弹性囊泡可用作渗透压传感器，或根据形状对渗透压变化的响应来推断弹性性质和内部渗透剂浓度。我们将我们的发现应用于已发表的聚电解质囊泡实验数据。