编程合成细胞的非线性界面力学：脂质几何与 DNA 纳米结构

由脂质膜形成的软界面是活细胞、合成细胞以及基于膜的软材料的基础。然而，将分子组织与非线性界面力学联系起来的定量框架仍然难以捉摸。在此，我们建立了一个解析框架，用于描述脂质膜包覆的合成细胞在微吸管吸吮下的非线性弹性响应。通过结合面积拉伸和曲率弯曲，该模型能够定量再现小变形区域内完整的压力-位移响应。该方法将界面力学简化为两个参数：面内面积拉伸模量和面外弯曲相关项。利用这一统一框架，我们通过实验证明，可以通过改变吸附元素的分子几何形状和有效维度来对非线性界面力学进行编程。脂质分子形状和依赖于曲率的堆积调节面内刚度，而另一种吸附元素 DNA 纳米结构则通过维度引入正交控制轴：孤立基序主要增强面积拉伸，而三维网络架构则显著增强抗弯能力。这些结果确立了编程界面力学的一般分子设计原理，并为工程化可机械调节的合成细胞和软界面提供了定量基础。