利用扩散诱导生长不稳定性测量液相聚凝-液相扩展域边界的线张力

本文创新性地将二维Mullins-Sekerka（MS）不稳定性理论与荧光显微技术结合，首次实现了对肺表面活性剂单分子膜中液相聚凝相（LC）与液相扩展相（LE）边界线张力（λ）的精准测量（7.9-41 pN），证实胆固醇（DChol）作为"线活性剂"可显著降低λ值。研究通过分析指状生长不稳定性间距与电偶极密度差（m2），为理解单分子膜形貌演化机制提供了新范式。

　　

Highlight

当单分子膜中存在两相共存时，相界处的能量损耗与边界长度成正比，这种特性被称为线张力（λ）。线张力的大小直接影响域形态、成核速率以及对外界刺激的响应，其作用机制类似于三维体系中的表面张力。某些被称为"线活性剂"的物质（如胆固醇）即便在微量存在时，也能通过改变λ值显著影响单分子膜的机械性能。

Results and discussion

图1A显示，含1.5 mol%二氢胆固醇（DChol）的3:1 DPPC:HD混合体系形成的L_C域呈现典型的手性倾斜堆积特征——不对称肾形结构伴单个尖突（"boojum"）。当表面压力从5增至6 mN/m时，在域凸面侧出现指状生长现象（图1B箭头）。这种形态演变证实了MS理论预测：指状间距（d）与线张力、生长速率（v₀）、L_E相扩散系数（D_LE）等参数存在定量关系。

Conclusions

单分子膜在L_C-L_E共存时的域形态演化，既遵循MS不稳定性动力学理论，又受线张力与电偶极密度差的平衡调控。研究揭示：快速压缩导致的过饱和状态会加速L_C域生长，缩小指状间距——这一发现为解释文献中常见的域形态变异提供了新视角。该非扰动性测量方法可推广至其他具有指状不稳定性的单分子膜体系。