Heterogeneous Nanostructures Cause Anomalous Diffusion in Lipid Monolayers

单层 均方位移 反常扩散 化学物理 扩散 粘度 二棕榈酰磷脂酰胆碱 相(物质) 布朗运动 材料科学 分子动力学 纳米技术 化学 物理 热力学 磷脂 计算化学 知识管理 创新扩散 生物化学 有机化学 量子力学 磷脂酰胆碱 计算机科学 复合材料
作者
Yang Liu,Xu Zheng,Dongshi Guan,Xikai Jiang,Guoqing Hu
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:16 (10): 16054-16066 被引量:7
标识
DOI:10.1021/acsnano.2c04089
摘要

The diffusion and mobility in biomembranes are crucial for various cell functions; however, the mechanisms involved in such processes remain ambiguous due to the complex membrane structures. Herein, we investigate how the heterogeneous nanostructures cause anomalous diffusion in dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) monolayers. By identifying the existence of condensed nanodomains and clarifying their impact, our findings renew the understanding of the hydrodynamic description and the statistical feature of the diffusion in the monolayers. We find a universal characteristic of the multistage mean square displacement (MSD) with an intermediate crossover, signifying two membrane viscosities at different scales: the short-time scale describes the local fluidity and is independent of the nominal DPPC density, and the long-time scale represents the global continuous phase taking into account nanodomains and increases with DPPC density. The constant short-time viscosity reflects a dynamic equilibrium between the continuous fluid phase and the condensed nanodomains in the molecular scale. Notably, we observe an “anomalous yet Brownian” phenomenon exhibiting an unusual double-peaked displacement probability distribution (DPD), which is attributed to the net dipolar repulsive force from the heterogeneous nanodomains around the microdomains. The findings provide physical insights into the transport of membrane inclusions that underpin various biological functions and drug deliveries.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
1秒前
33完成签到,获得积分10
1秒前
abc发布了新的文献求助10
1秒前
LeiDY发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
2秒前
现代听枫发布了新的文献求助10
3秒前
淡定的黎云完成签到,获得积分20
3秒前
充电宝应助木木采纳,获得10
3秒前
112发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
酷波er应助殷勤的凡白采纳,获得10
5秒前
怀hj发布了新的文献求助10
5秒前
苹果萝完成签到,获得积分20
5秒前
5秒前
Hello应助xuwen采纳,获得10
6秒前
武丝丝完成签到,获得积分10
6秒前
小张应助张靖雯采纳,获得10
7秒前
传奇3应助虚幻的依丝采纳,获得10
7秒前
饭团发布了新的文献求助10
8秒前
满意妙梦发布了新的文献求助10
8秒前
武丝丝发布了新的文献求助10
9秒前
banjiu368发布了新的文献求助10
9秒前
俊逸寻雪发布了新的文献求助10
9秒前
橙子完成签到,获得积分10
9秒前
泡芙完成签到,获得积分10
9秒前
WXM完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
9秒前
10秒前
SciGPT应助现代听枫采纳,获得10
10秒前
科研狗应助xu采纳,获得30
10秒前
深情安青应助熊二浪采纳,获得10
10秒前
小马甲应助王博林采纳,获得10
10秒前
10秒前
10秒前
112完成签到,获得积分20
11秒前
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
晶种分解过程与铝酸钠溶液混合强度关系的探讨 8888
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6422286
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8241174
关于积分的说明 17516843
捐赠科研通 5476343
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2892815
邀请新用户注册赠送积分活动 1869266
关于科研通互助平台的介绍 1706703