LMU的物理学家开发了一个新模型，描述了细丝如何组装成活性泡沫。
生命的许多基本过程，以及纳米技术中的合成过程，都是基于单个粒子自主组装成复杂图案。LMU物理学家Erwin Frey教授研究了这种自组织的基本原理。现在，他和他的团队开发了一个理论模型，解释了蛋白质细丝和分子马达混合形成的活性泡沫等模式的形成。研究人员在《物理评论X》杂志上发表了他们的研究结果。
蛋白质细丝，如微管和分子马达是许多类型细胞骨架的基本组成部分。通过丝和马达的相互作用来构建和重建细胞结构的一个重要例子是有丝分裂纺锤体，它负责正确的细胞分裂。加州大学圣巴巴拉分校(University of California, Santa Barbara)的一个研究小组利用一个简化的模型系统进行的研究表明，微管和分子马达之间的动态相互作用可以产生多种结构。这些包括星形胶束和一种称为活性泡沫的新相。这种泡沫的基本构件是微管双层，其中的细丝指向相反的方向。然后这些双层结合形成一个网络，经历持续的重新排列。
该研究的主要作者菲利普·德·卢卡说:“当微管数量增加时，活性泡沫就会出现。”“我们的动机是了解其背后的物理机制。”理论物理学家Frey和他的团队开发了一个数学模型，可以解释这种模式的形成:“通过数值模拟，我们成功地重现了实验中观察到的模式，以及由微管密度控制的从胶束到活性泡沫的转变，”Frey解释说。
命令泡沫
马达和微管之间的相互作用是图案形成的决定性因素。如果没有这些马达，微管就会像一堆杂乱无章的捡捡棒，缺乏复杂细胞模式所必需的有组织结构。马达将微管成对地连接起来，并沿着细丝移动，使它们以平行的方式排列。弗雷说:“当它们沿着细丝前进时，它们把它们连接在一起，有点像拉链扣。”在这个过程中，两根细丝可以相互滑动并反复重新排列——这是泡沫形成的一个重要品质。
从胶束到泡沫的转变取决于马达和微管的数量。当组分的数量较低时，粒子有很大的运动自由，允许单独的胶束形成。弗雷解释说:“但是如果组件的数量增加，带状层就会出现，然后是更复杂的结构，比如泡沫。”“这些泡沫有一个有序的结构，混合了五边形、六边形和七边形，类似于蜂巢。”然而，与蜂巢不同的是，活性泡沫会不断地自我重组。
理论模型一般适用于所有类型的细丝和电机，并开辟了一个新的视角对活性物质。根据作者的说法，它还可以帮助推进生物纳米技术在未来的应用。
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希望本篇文章《生物物理学：从丝线游戏到动态泡沫的创新探索》能对你有所帮助！
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