BIOPHYSICS RESEARCH DIGEST
生物物理科研日报
2026-10-21 · 完整自然日 · 精选 34 篇(期刊 23、预印本 11)
主动自相互作用异聚合物的动力学平均场理论
Dynamical mean-field theory of active, self-interacting heteropolymers
Physical Review E · 第一作者:Andriy Goychuk
非线性动力学平均场理论统一描述异质单体主动踢、相关主动流、非互易耦合、流体与接触相互作用下聚合物构象和涨落,并预测染色质由卷曲、膨胀到超致密分形态的跨越标度。
推荐理由: 直接针对主动异聚合物和染色质的统一解析框架,和活性、软物质及生物物理主线高度契合。
配体式与溶剂式脂质调控的浓度依赖切换
Concentration‑dependent switching between ligand‑like and solvent‑like lipid regulation in a model ion channel
Nature Communications · 第一作者:Ashley J. Newton
重构膜中的离子通道实验显示低浓度磷脂酸以协同位点配体方式调控,而磷脂酰乙醇胺呈线性膜溶剂效应;脂质浓度定量区分两种机制。
推荐理由: 直接揭示膜组成、构象系综与蛋白功能的物理耦合,是膜生物物理的重要结果。
信号凝聚体组织 CD28 共刺激并受 PD- 1 拮抗
CD28 costimulation is organized by signaling condensates and counteracted by PD-1
Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Hui Chen
重构与细胞实验显示 CD28 胞内区和 Lck 通过凝聚组织共刺激信号,而双磷酸化 PD- 1 竞争结合并溶解凝聚体;据此设计的 CD28 突变体提高 CAR 细胞抗抑制能力。
推荐理由: 把相分离凝聚机制与免疫信号功能和工程改造直接联系,是生物凝聚体物理的重要期刊成果。
大分子缔合产生的组分分散性决定相反电荷多离子的液液相分离
Macromolecular association creates dispersity of components that determines liquid–liquid phase separation of oppositely charged polyions
Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Matthias Ballauff
实验数据再分析表明,相反电荷多离子在均相溶液中的缔合产生组分分散性,使液液相分离出现开放互溶间隙并令共存相组成依赖初始聚合物体积分数。
推荐理由: 指出生物凝聚体模型中常被忽视的缔合分散性效应,直接关系复杂共沉淀和相图解释。
挠曲电驱动的弯曲弹性软化导致极性流体自发手性破缺
Flexoelectricity-driven softening of bend elasticity leads to spontaneous chiral symmetry breaking in a polar fluid
Physical Review E · 第一作者:Aitor Erkoreka
介电、光散射和小角 X 射线实验显示,极性流体接近扭曲弯曲铁电向列相时弯曲弹性常数软化并出现集体介电模;理论将其归因于极化—弯曲耦合驱动的挠曲电转变。
推荐理由: 直接解释无手性分子极性流体的自发手性破缺,是液晶软物质的重要机制结果。
两类模型微泳者流体相互作用的半解析求解
A semi-analytical approach to resolving hydrodynamic interactions between two model microswimmers
Journal of Fluid Mechanics · 第一作者:Xinyi Yang
边界配点法覆盖任意取向与间距的球形 squirmer 对,给出力、矩和应力偶数据库并弥合近场与远场近似。
推荐理由: 直接服务活性悬浮液集体动力学与流变建模。
酶嵌入聚酯加速深海生物降解
Enzyme-embedded polyesters for accelerated biodegradation in the deep sea
Nature · 第一作者:QiuYuan Huang
少量酶热嵌入多种可堆肥聚酯,在沿岸和深海显著加速降解,同时保持机械性能。
推荐理由: 把聚合物材料设计、酶动力学和环境条件结合,应用与软材料价值突出。
滑移铁电体中超越振幅饱和的相干声子控制
Coherent phonon control beyond amplitude saturation in a sliding ferroelectric
Nature Physics · 第一作者:Jan Gerrit Horstmann
双脉冲定时避开相互抵消的电子—声子通道,在固定总能量下放大层间滑移声子并进入远离平衡的非谐耦合区。
推荐理由: 期刊实验清晰展示强驱晶格的非线性控制。
用于人细胞全转录组单细胞 RNA 记录的 Recordanelle
Recordanelles for transcriptome-wide single-cell RNA recording in human cells
Nature Biotechnology · 第一作者:Christopher D. Reinkemeier
合成细胞器由膜锚、凝聚体组装器和 poly(A) 结合蛋白组成,可招募并保护大部分 mRNA 数日,保存瞬态转录历史。
推荐理由: 以工程凝聚体实现时间积分式细胞记录,生物凝聚体与合成生物交叉新颖。
Lindblad 谱与稳态的张量网络框架
Tensor-Network Framework for Lindbladian Spectra and Steady States
Physical Review X · 第一作者:Philipp Westhoff
张量网络框架计算大尺度开放量子系统 Lindblad 算符的稳态和低激发谱,并在耗散驱动 Bose-Hubbard 模型中发现与 KPZ 超扩散一致的异常弛豫。
推荐理由: 对非平衡开放多体系统提供有力方法,KPZ 动力学也具统计物理交叉价值。
近可积动力学的广义 BBGKY 层级
Generalized Bogoliubov-Born-Green-Kirkwood-Yvon Hierarchy for Near-Integrable Dynamics
Physical Review X · 第一作者:Leonardo Biagetti
广义 BBGKY 层级以近可积模型准粒子密度及关联描述长尺度动力学,模拟显示单粒子分布玻尔兹曼式弛豫而高阶关联长期非热。
推荐理由: 统一强局域相互作用与长程碰撞,非平衡多体方法价值高。
用谱群体机器人“听见”场地形状
Hearing the shape of an arena with spectral swarm robotics
Science Robotics · 第一作者:Leo Cazenille
机器人群通过局域扩散估计拉普拉斯谱不变量,在两种硬件平台上仅凭局域交互识别全局场地形状。
推荐理由: 局域信息产生全局几何认知,对集体行为建模有直接启发。
应变工程与 UV 可调胶带制备高密度定向石墨烯纳米卷
Strain-engineered fabrication of high-density aligned graphene-based nanoscrolls via UV-tunable adhesive tapes
Nature Communications · 第一作者:Maki Nakatani
释放预应变可形成方向和手性角受控的高密度石墨烯及异质纳米卷。
推荐理由: 形变驱动自组装与一维纳米结构具有软物质交叉价值。
三维球体中的 Cell Painting 高内涵形态分析
High-content morphological profiling by Cell Painting in 3D spheroids
Nature Communications · 第一作者:Christa Ringers
组织透明与自动聚焦实现完整球体内单细胞分辨的 384 孔成像,并区分二维中相似的药物效应。
推荐理由: 三维细胞组织成像和形态表型分析有方法价值。
慢性 TFE3 激活导致代谢僵化、溶酶体失败和细胞—基质失稳
Chronic TFE3 activation in TFE3-associated neurodevelopmental disorder drives metabolic rigidity, lysosomal failure, and cell-extracellular matrix destabilization
Nature Communications · 第一作者:José A. Martina
患者成纤维细胞显示持续 TFE3 核定位造成氧化代谢依赖、溶酶体功能障碍、黏附成熟和迁移缺陷。
推荐理由: 细胞力学界面与代谢稳态有交叉价值。
热雕刻纳米限域单原子空腔实现近统一选择性尿素电合成
Thermal sculpting of nanoconfined single-atom cavities enables urea electrosynthesis with near-unity selectivity
Nature Communications · 第一作者:Boxuan Yang
可编程气化形成匹配尺度空腔,调控局域电场和中间体以提高 C–N 耦合选择性。
推荐理由: 纳米限域与界面反应设计具有材料物理价值。
用化学位移约束增强无序蛋白系综的粗粒化模拟
Enhancing simulations of disordered protein ensembles with chemical shift restraints in coarse-grained models
Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Mina Cullen
神经网络把粗粒化构象映射到 NMR 化学位移,使单珠蛋白模型能够按实验约束采样无序蛋白及凝聚体中的瞬态二级结构。
推荐理由: 直接改进无序蛋白与凝聚体的粗粒化建模,具有软物质和生物物理方法价值。
冷冻电镜断层成像揭示利什曼原虫鞭毛结构
Unveiling the structure of <i>Leishmania</i> flagella through cryoelectron tomography
Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Dylan Wilburn
冷冻电镜断层成像解析利什曼原虫鞭毛 96 纳米重复和旁鞭毛杆,揭示多种双联微管特异且不对称的连接结构。
推荐理由: 微管马达结构与鞭毛运动相关,对细胞机械生物物理有具体价值。
促进变构蛋白折叠切换的低丰度嵌合中间态结构
Structure of a sparsely populated chimeric intermediate that facilitates fold-switching of a metamorphic protein
Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Bodhisatwa Nandi
多核 NMR 捕获淋巴趋化因子折叠切换路径上低丰度嵌合中间态,其结构结合两个终态的不同层级特征。
推荐理由: 直接解析稀有构象与蛋白折叠能景,具有分子生物物理价值。
自由与水凝胶封装蓝细菌工程蛋白分泌的信号肽
Signal peptides for engineered protein secretion by free and hydrogel-encapsulated cyanobacteria
Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Nathan T. Soulier
筛选的信号肽可驱动蓝细菌分泌异源酶;海藻酸盐水凝胶封装活细胞仍能释放足量漆酶处理染料。
推荐理由: 工程活材料把细胞分泌与水凝胶耦合,具有软物质和合成生物交叉价值。
结构偏置实现机器人群强化学习的可靠仿真到现实迁移
Structural bias enables reliable sim-to-real transfer in reinforcement learning for robot swarms
Science Robotics · 第一作者:Ilyes Gharbi
结构约束的多智能体强化学习让 20 台实体机器人在五类任务中实现可靠仿真到现实迁移。
推荐理由: 强调模块化局域行为与集体控制,和群体运动研究具有方法交叉。
磁性多核粒子的动态磁响应:竞争各向异性
Dynamic magnetic response of magnetic multicore particles: Competing anisotropies
Physical Review E · 第一作者:Vladimir Zverev
布朗动力学和理论表明,多核磁粒子的伸长会在强偶极耦合下拓宽弛豫谱并把耗散移向低频,从而显著提高低频比损耗功率。
推荐理由: 颗粒形状、偶极关联和弛豫的联系对磁性软物质及热疗设计有价值。
湍流驱动气泡破裂中的快慢表面活性剂
Fast and slow surfactants in turbulence-driven bubble breakup
Journal of Fluid Mechanics · 第一作者:Zhan Wu
实验显示仅吸附足够快的表面活性剂会显著增加 Hinze 尺度以下气泡数并改变尺寸分布。
推荐理由: 揭示界面动力学时间尺度如何控制湍流碎裂。
可压缩活性流体的空间控制
Spatial Control of Compressible Active Fluids
arXiv · 第一作者:Yu-Chuan Cheng
实验与连续理论研究正弦空间活动性图案下的可压缩微管活性流体:微管在低活动区富集,密度差受波长控制;短波长跨区涡旋抑制调制,长波长局域涡旋允许密度对比形成。
推荐理由: 以最小可压缩活性流体模型定量复现实验并给出空间控制失效的尺度限制,是活性流体主线的重要结果。
预印本,尚未经同行评议。
用双稳态纳米结构控制能量递送
Controlling energy delivery with bistable nanostructures
arXiv · 第一作者:Andreas Ehrmann
模型设计相互耦合的低势垒松弛通道,使高能纳米结构在朗之万模拟中反复驱动目标远离平衡并做功。
推荐理由: 纯物理的合成纳米机器供能机制新颖,直接联系非平衡软物质。
预印本,尚未经同行评议。
活性摩擦非布朗悬浮液中的可调剪切增稠
Tunable shear thickening in active frictional non-Brownian suspensions
arXiv · 第一作者:Bhanu Prasad Bhowmik
粒子模拟显示自推进与摩擦接触竞争,可在交叉活动度以下使高应力体系去增稠,并以无量纲主动应力统一标度、调控剪切堵塞边界。
推荐理由: 直接处理活性致密颗粒流变和堵塞,主线高度相关。
预印本,尚未经同行评议。
主动和受驱粒子接触引起的形态失稳与负几何摩擦
Morphological instability and negative geometric friction from contact with active and driven particles
arXiv · 第一作者:Forouh Maleki
理论显示形变基底上的过阻尼粒子产生几何摩擦;在主动或受驱条件下动力学响应可令摩擦变负,软化基底并促进内陷或外翻,而平衡态摩擦保持为正。
推荐理由: 提出活性物质重塑环境的新机制,直接连接非平衡响应、几何与形态失稳。
预印本,尚未经同行评议。
取向挫折驱动各向异性粒子在液体迷宫中增强扩散
Orientational frustration drives enhanced diffusion of anisotropic particles in a liquid labyrinth
arXiv · 第一作者:Rohit Mangalwedhekar
三维单粒子跟踪显示长纳米管虽更易困陷,却会动态对准狭窄通道而高效逃逸,使逃逸时间对长度异常不敏感。
推荐理由: 揭示几何约束下取向—平移耦合的新输运机制。
预印本,尚未经同行评议。
通过微凝胶粒子刚度调控胶体玻璃的热记忆与耗散
Tuning Thermal Memory and Dissipation in Colloidal Glasses via Microgel Particle Stiffness
arXiv · 第一作者:Sonali Vasant Kawale
振荡流变与冷冻成像显示,微凝胶刚度非单调控制 Kovacs 记忆:过软快速适应、过硬动力学冻结,而中等刚度最大化路径不对称与耗散。
推荐理由: 直接揭示胶体玻璃中颗粒力学对非平衡记忆和能景遍历的控制。
预印本,尚未经同行评议。
含时延双稳态主动粒子的随机共振
Stochastic resonance in time-delayed bistable active particles
arXiv · 第一作者:Antonio A. Valido
解析与数值研究含延迟反馈的双稳态主动粒子随机共振,发现适度主动噪声相关时间可增强响应,而白噪声和长记忆会削弱并展宽共振。
推荐理由: 同时处理活动性、惯性、延迟和非热噪声,是明确的非平衡活性粒子问题。
预印本,尚未经同行评议。
非晶材料循环剪切中延迟弹性吸收与疲劳失效的机制
Mechanism of delayed elastic state absorption versus fatigue failure in cyclic shear of amorphous materials
arXiv · 第一作者:Samuel B. Walker
弹塑性晶格模型把循环剪切下吸收态形成映射为有限区间扩散,并说明临界幅值两侧相同的近阈值应变积累如何分别导致弹性吸收或延迟疲劳失效。
推荐理由: 对无定形材料循环训练、吸收态与疲劳的统一机制解释高度相关。
预印本,尚未经同行评议。
浓胶体悬浮液密度尾迹闭合:可压缩性、摩擦与自推进控制的两种机制
Closing of density wake in concentrated colloidal suspensions: two regimes governed by compressibility, friction, and self-propulsion
arXiv · 第一作者:Guillaume Duprez
二维致密胶体实验与模拟发现障碍物后密度尾迹长度随密度非单调变化;主动浴中自推进速度与持续时间以不同方式增大障碍物的有效尺寸。
推荐理由: 比较热胶体与主动胶体尾迹闭合,直接揭示可压缩性、摩擦和活动性的作用。
预印本,尚未经同行评议。
杂乱噪声诱导二元活性极性群的相分离
Clutter Noise Induced Phase Segregation in Binary Active Polar Flocks
arXiv · 第一作者:Pradeep Kumar Yadav
二元 Vicsek 模型显示仅由组分依赖的杂乱噪声即可破坏混合态,形成条纹、同向带、反向亚稳形态及稳定相分离极性流体;流体理论将其归因于局域极性序和输运效率受抑。
推荐理由: 无需排斥或反对齐即可由噪声驱动群体相分离,直接契合集体运动与活性混合物主线。
预印本,尚未经同行评议。
有限时多方过程操控揭示非单调不可逆性
Finite-time Polytropic Steering Reveals Non-monotonic Irreversibility
arXiv · 第一作者:Cong Fu
Fokker–Planck 框架显示熵产生在准静态与快速驱动极限均下降,于中间时间尺度最大,并可调控布朗热机功率—效率权衡。
推荐理由: 揭示有限时热力学中非单调耗散,贡献清晰。
预印本,尚未经同行评议。
依据标题与摘要整理;论文链接指向原始出处。