声速质子：源自物理学的特异性生物信号

局部 pH 变化已知会显著改变蛋白质特别是酶的状态和活性。因此，由沿软界面（如脂质双层）传播的脉冲诱导的 pH 变化，将成为生化调节和生物信号新物理机制的重要支柱。在此，我们研究了脂质界面的 pH 诱导物理扰动及其随后的声学传播的物理化学性质。脉冲由脂质单层的局部酸化激发，并类比声波，以由界面二维压缩性控制的速度传播。在界面直接观测到 0.6 个单位的瞬态局部 pH 变化，速度高达 1.4 m/s，这代表了迄今为止观测到的最快的质子通信。此外，还检测到脂质界面中同时传播的机械和电变化，幅度分别高达 8 mN/m 和 100 mV，揭示了这些脉冲的热力学性质。最后，这些脉冲仅在超过由脂质头基 pKa 决定的质子化阈值时才可激发。当与酶的 pH 最适值相结合时，所提出的通信方式可以具有高度特异性，从而为通过界面二维声波进行细胞内和细胞间信号传导提供了新的物理基础。