增溶动力学决定表面活性剂作用下脂质囊泡的脉动动力学

我们建立了脂质囊泡暴露于表面活性剂时的动力学生物物理模型。由于表面活性剂分子插入导致的脂质膜增溶在囊泡体积几乎恒定的情况下引起膜表面积减少。这导致膜张力随速率增加而升高，并引发微米级孔隙的打开。我们表明，表面活性剂引起的增溶动力学可以决定孔隙动力学的 regime：孔隙或在秒内打开并重新封闭（短寿命孔），或保持开放达数分钟（长寿命孔）。首先，我们用先前发表的实验孔隙动力学测量验证我们的模型。然后，我们研究增溶动力学和膜性质如何影响孔隙动力学，并构建短寿命与长寿命孔的相图。最后，我们考察顺序孔隙打开的动力学，表明周期性短寿命孔出现的周期与增溶速率成反比。通过推导周期的理论表达式，我们提供了一种分析工具来测量表面活性剂对脂质囊泡的增溶速率。我们的发现阐明了某些基本的生物物理机制，这些机制使简单的类细胞结构能够维持其完整性以抵御环境压力，并有可能辅助基于囊泡的药物递送系统设计。