动态表面张力下的生物膜破裂

在微管吸管的稳定斜坡应力下，流体膜囊泡在破裂前能持续多久？或者反过来说，要使膜破裂，表面张力应该多高？为了回答这些具有挑战性的问题，我们开发了一个理论框架，允许描述和再现动态张力光谱（DTS）的观察结果。在表面张力斜坡下膜破裂的动力学被描述为初始孔洞形成与随后孔洞半径穿越随时间变化的能垒的布朗过程的结合。我们给出了形式体系并推导了描述 DTS 条件下膜命运的存活概率的（形式）解析表达式。利用对以给定孔洞成核时间分布的初始状态制备的膜的数值模拟，我们研究了膜寿命（或破裂率的倒数）和破裂时膜表面张力的分布作为膜特性的函数，如孔洞成核率、失效能垒和张力加载率。发现模拟再现了实验数据的主要特征，特别是孔洞成核和孔洞尺寸扩散控制的膜破裂动力学极限。这种方法也可以应用于膜中的渗透和孔洞开放过程（电穿孔、抗菌肽对膜的破坏、囊泡融合）。