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
悬铃木完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
xzy发布了新的文献求助10
6秒前
伊登完成签到,获得积分20
10秒前
炸麻花完成签到,获得积分10
11秒前
木木很累发布了新的文献求助10
11秒前
Ding-Ding发布了新的文献求助30
11秒前
独指蜗牛完成签到 ,获得积分10
12秒前
爱沉淀的太阳花完成签到,获得积分10
13秒前
sunnyqqz完成签到,获得积分10
14秒前
zw完成签到 ,获得积分10
18秒前
jeronimo完成签到,获得积分10
19秒前
春山可望完成签到,获得积分10
22秒前
nematode完成签到,获得积分10
29秒前
彭于晏应助木木很累采纳,获得10
33秒前
闻巷雨完成签到 ,获得积分10
33秒前
liia完成签到,获得积分10
37秒前
赖氨酸完成签到,获得积分10
37秒前
wwtt完成签到 ,获得积分10
44秒前
guo完成签到,获得积分10
44秒前
瑾sir完成签到,获得积分10
46秒前
47秒前
鱼鱼完成签到,获得积分10
49秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
50秒前
wanci应助科研通管家采纳,获得10
50秒前
落霞与孤鹜齐飞完成签到,获得积分10
52秒前
小HO完成签到 ,获得积分10
54秒前
mw完成签到 ,获得积分10
54秒前
谦让成协完成签到,获得积分10
55秒前
59秒前
清修完成签到,获得积分10
1分钟前
唯为完成签到,获得积分10
1分钟前
木仓完成签到,获得积分10
1分钟前
lian完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Ding-Ding发布了新的文献求助10
1分钟前
GSQ完成签到,获得积分10
1分钟前
今后应助xzy采纳,获得10
1分钟前
慕青应助lion_wei采纳,获得10
1分钟前
Qinzhiyuan1990完成签到 ,获得积分10
1分钟前
zhuangbaobao完成签到,获得积分10
1分钟前
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
Introduction to Helicopter and Tiltrotor Flight Simulation, Second Edition 2500
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Malcolm Fraser : a biography 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Software that combines deep learning,3D reconstruction and CFD to analyze the state of carotid arteries from ultrasound imaging 600
Bounds for Statistical Estimation in Semiparametric Models 500
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 6497829
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8293811
关于积分的说明 17696241
捐赠科研通 5593584
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2917475
邀请新用户注册赠送积分活动 1894396
关于科研通互助平台的介绍 1754849