BIOPHYSICS RESEARCH DIGEST
生物物理科研日报
2026-11-06 · 完整自然日 · 精选 37 篇(期刊 29、预印本 8)
旋转活性物质中的惯性致序:多孔流体与自旋纹理晶体
Order by Inertia in Spinning Active Matter: Holey Fluids and Spin-Textured Crystals
Physical Review X · 第一作者:Camille Jorge
高雷诺数二维旋转体出现稀疏贯通的动态多孔液体和致密自旋有序晶体两次相变;惯性流诱导的各向异性吸引、Magnus 力及自旋—位置反馈共同产生多体内聚与有序。
推荐理由: 揭示惯性水动力可促进而非破坏活性物质有序,是主线领域的重要新机制。
细胞质拥挤驱动上皮成熟期间胞内黏弹性增强
Cytoplasmic crowding drives intracellular viscoelastic increase during epithelial maturation
Science Advances · 第一作者:Gregory Arkowitz
主动微流变显示上皮单层成熟时细胞质黏度和弹性随干质量浓度增加;高渗扰动复现该效应,且黏弹性与干质量浓度近线性耦合。
推荐理由: 把组织成熟、分子拥挤与胞内流变定量连接,是生物软物质核心问题。
胃胚样体揭示具有不同细胞骨架依赖的体轴延伸替代路径
Gastruloids reveal alternative morphogenetic routes for body-axis elongation with distinct cytoskeletal dependencies
Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Guillermo Serrano Nájera
作者发现底物可用性决定胃胚样体采用何种产力策略:悬浮时主要依靠细胞间作用形成单一体轴;铺在 laminin 上则多次破缺对称,通过集体迁移产生多个延伸流。后者依赖 formin、黏附和牵引,但转录变化不显著。
推荐理由: 直接揭示环境边界条件如何切换集体细胞运动与形态发生机制,是生物活性物质的重要成果。
非 Markov 自相互作用动力学的 2.5 级大偏差与不确定关系
Level 2.5 Large Deviations and Uncertainty Relations for Non-Markov Self-Interacting Dynamics
Physical Review Letters · 第一作者:Francesco Coghi
作者针对转移率依赖历史经验观测量的自相互作用跳跃过程,利用时间尺度分离得到经验占据和通量的精确 2.5 级大偏差统计,并推导非 Markov 轨迹观测量的热力学与动力学不确定关系。
推荐理由: 把大偏差和不确定关系推广到含记忆反馈的动力学,是非平衡统计物理的重要理论进展。
具有类生命行为的自适应双编程磁性软机器人
Adaptive dual-programming magnetic soft robot with lifelike behavior
Science Advances · 第一作者:Yanchen Ye
磁性骨架与各向异性水凝胶双编程使机器人实现三维变形、陆水运动切换、选择性递送及胃部诊疗概念验证。
推荐理由: 集环境响应、形变、运动与功能解耦于一体,是软机器人和活性系统的重要进展。
使用屈服应力流体墨水的快速体素化三维打印
Rapid, voxel-based 3D printing with yield-stress fluid inks
Science Advances · 第一作者:Pranav Kaarthik
DIAL 把平移光图案化与墨水片层沉积结合,作者量化墨水流变对打印的影响,并实现快速、无支撑的大面积多尺度结构打印。
推荐理由: 屈服应力复杂流体的流变—加工耦合和新型打印范式高度契合软物质。
源自生物膜的水下黏附肽
A biofilm-derived peptide as an underwater adhesive
Science Advances · 第一作者:Xin Huang
作者用显微、分子动力学、原子力显微和剪切测试表征霍乱弧菌生物膜肽在多种表面的湿态吸附、黏合及絮凝能力。
推荐理由: 从天然生物膜提取界面黏附机制,实验与模拟结合,软物质价值突出。
贻贝具有独立的钒和铁储存系统以制造金属增强黏附纤维
Mussels possess distinct vanadium and iron storage systems for fabricating metal-reinforced adhesive fibers
Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Samantha Jee
作者用 Raman、同步辐射 X 射线和电子显微谱学跨尺度分析贻贝足,发现钒以 DOPA 配位方式储存,而铁位于类铁蛋白结构中。两套储存系统为后续金属—蛋白交联、增强足丝黏附与自修复提供原料。
推荐理由: 直接连接生物矿物储存、蛋白黏附和力学增强,对生物软材料具有重要启发。
辐鳍鱼系统树上集体行为的演化动力学
Evolutionary dynamics of collective behavior across the tree of ray-finned fishes
Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Jay Love
作者以文本和图像机器学习量化 2839 种辐鳍鱼的集体运动,识别超过 300 次演化转变。集体运动与斑块化食物、较高捕食压力相关,其出现还与宏演化净多样化速率增加相伴。
推荐理由: 把集体运动从局部机制扩展到大尺度演化规律,为活性群体研究提供独特比较数据。
结构预有序与密度涨落耦合:金属玻璃成核的统一图景
Coupling of structural preordering and density fluctuation: A unified picture of nucleation in metallic glasses
Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Tianding Xu
作者跨纯元素、金属间化合物和玻璃形成合金研究成核,发现密度涨落与结构预有序同步出现;自由体积减少、致密堆积和键取向有序由同一局域原子重排耦合发展。
推荐理由: 为无序材料成核提供统一物理图景,对玻璃与软凝聚态研究有广泛意义。
双分散颗粒流中的横向分选纵向条带
Transversely segregated longitudinal stripes in bidisperse granular flows
Journal of Fluid Mechanics · 第一作者:Amber P. Pearse
作者研究快速薄层致密颗粒流中二次涡如何把大小颗粒界面旋转并形成纵向组分条带;扩散与再循环平衡时可产生稳定波状界面。其深度平均分选理论定量复现实验中的三维时间演化。
推荐理由: 颗粒分选、二次流和界面波耦合明确,是软颗粒与非平衡流体的重要研究。
非均匀磁场驱动的双稳态折纸机器人实现自适应多模态运动
Bistable origami robot for adaptive multimodal motion actuated by nonuniform magnetic fields
Nature Communications · 第一作者:Chong Huang
作者把磁控要求转移到预编程双稳态折纸几何中,用小幅扰动控制各稳定态运动、用脉冲触发态间跃迁,实现抓取、爬行、翻滚、跳跃等多模态动作,并由理论、模拟和实验验证。
推荐理由: 多稳态结构、几何编程与运动控制结合紧密,对主动软机器人值得关注。
对话语义相似轨迹中的粉红噪声预测交流愉悦度
Pink noise in dyads’ semantic similarity trajectories predicts conversation enjoyment
Science Advances · 第一作者:Kathryn C. O’Nell
作者在对话语义轨迹中发现尺度自由的粉红噪声,其强度与愉悦、联结感和练习相关。
推荐理由: 以多尺度动力学刻画人类互动,具有统计物理交叉价值。
原发 SARS-CoV- 2 感染中抗原特异 T 细胞扩增的时间动力学
Temporal dynamics of antigen-specific T cell expansion in primary SARS-CoV-2 infection
Science Advances · 第一作者:Andrew G. T. Pyo
人体挑战、单细胞数据与粗粒化模型显示克隆峰值时序差异可能由前体频率及 CD4/CD8 身份塑造。
推荐理由: 定量免疫动力学与模型结合,具相邻价值。
靶向炎症与纤维化的形状记忆支架修复子宫内膜和生育力
Shape-memory scaffold targets inflammation and fibrosis to restore endometrium and fertility in intrauterine adhesions
Science Advances · 第一作者:Keyi Yang
可降解双药形状记忆支架实现微创植入、序贯释放和屏障保护,并在大鼠模型改善内膜结构与生育结局。
推荐理由: 智能软材料与组织力学修复有具体交叉价值。
肌腱连接处的局部翻译程序赋予肌肉合胞体区域身份
Local translational program at the muscle-tendon junction endows domain identity in muscle syncytia
Science Advances · 第一作者:Nour El Khazen
区域特异病毒工具和核糖体标记显示肌腱连接处存在由非翻译区控制的局部翻译及运动重塑。
推荐理由: 空间翻译与受力界面区域化对细胞物理有价值。
键选择成像揭示临床来源微纳塑料摄取引发时空局限的代谢应激
Clinically derived micro- and nanoplastic uptake drives spatiotemporally confined metabolic stress revealed by bond-selective imaging
Science Advances · 第一作者:Jingyuan Li
受激拉曼成像显示细胞应激主要发生在颗粒摄取期间,伴随邻近脂滴花生四烯酸瞬时富集;去除外源颗粒后功能可恢复。
推荐理由: 颗粒—细胞界面与局部代谢响应的时空解析具有生物软物质价值。
偶氮苯中的电子竞争编程感染自适应抗菌治疗
Electron competition in azobenzene programs infection-adaptive antibacterial therapy
Science Advances · 第一作者:Yongjin Hu
氧梯度通过竞争电子受体连续调节偶氮还原、纳米组装解离和释药动力学,实现随缺氧程度变化的抗菌输出。
推荐理由: 将环境梯度转为连续动力学响应,具非平衡智能材料价值。
北欧海溢流水在 80 万年中的持久双稳态
Persistent bistability of Nordic Seas overflow waters over 800,000 years
Science Advances · 第一作者:Nathan Stevenard
沉积流速记录与混合模型显示深海溢流水在强弱态间长期切换,并呈阈值、非对称转变和类滞后环。
推荐理由: 长期双稳态与临界转变对非平衡统计有相邻价值。
氧介导投影微立体光刻制备亚 100 微米氧化锆牙贴面
Oxygen-mediated projection microstereolithography for sub–100-μm zirconia dental veneers
Science Advances · 第一作者:Yanru Shen
氧渗透界面抑制场选择性过滤散射光,使高固含陶瓷浆料实现约 80 微米薄壁打印。
推荐理由: 涉及强散射悬浮液与界面反应的加工控制,有软物质交叉价值。
Hoxa10 维持终身骨骼干细胞及骨修复
<i>Hoxa10</i> governs lifelong skeletal stem cell maintenance and bone repair
Science Advances · 第一作者:Kevin Leclerc
遗传删除、谱系追踪和单细胞数据表明 Hoxa10 限制过早分化,并调控胶原 III 和纤维排列以维持再生微环境。
推荐理由: 细胞命运与细胞外基质组织的耦合具有相邻生物软物质价值。
前生物磁铁矿实现手性—磁表面反馈
Prebiotic magnetite enables chirality-magnetic surface feedback
Science Advances · 第一作者:José A. P. M. Devienne
实验与微磁模拟表明,地球化学可行途径生成的涡旋态磁铁矿可被自旋极化手性分子不可逆重磁化,从而储存弱手性偏置。
推荐理由: 物理机制新颖,对生命起源中的对称性破缺有交叉价值。
空间蛋白质组学揭示共生绿草履虫细胞中的脂滴重组
Spatial proteomics reveals lipid droplet reorganization in symbiotic <i>Paramecium bursaria</i> cells
Science Advances · 第一作者:Yan-Jun Chen
空间蛋白质组与成像显示共生使宿主脂滴在尺寸、形态和位置上重塑,抑制脂质代谢会减少共生藻数量。
推荐理由: 细胞器重排与界面组织对生物软物质有价值。
脂滴界面酶取向的空间控制实现区域和化学选择性代谢通量
Spatial control of enzyme orientation at the lipid droplet interface enables regio- and chemoselective metabolic flux
Science Advances · 第一作者:So-Hee Son
分子动力学指导的锚定基序控制酶朝向,作者在酵母脂滴界面重排三酶级联并显著提高产物产量。
推荐理由: 界面组织、分子取向与反应通量耦合具有明确软物质价值。
用于功能性细胞筛选的可悬浮微隔室大规模并行自组装
Massively parallel self-assembly of suspendable microcompartments for functional cell screening
Science Advances · 第一作者:Michael Mellody
作者以球形盖粒子与碗形纳米瓶自组装成封闭水凝胶隔室,并展示单细胞克隆扩增、万级菌落筛选和分泌细胞选择。
推荐理由: 兼具胶体自组装、软材料与高通量细胞物理平台价值。
高冲量、反应物可再生的燃烧式微执行器
High-impulse and reactant-regenerative combustion-based micro actuators
Science Advances · 第一作者:Jihong Yin
作者通过氢—水双向转化闭环再生燃料,使厘米级执行器在无需补充燃料时运行超过 7200 次,并用于小型机器人。
推荐理由: 为软机器人和仿生驱动提供高功率微执行器方案,但活性物质关联较间接。
通过动态液态金属—电解质界面实现机械—电化学能量采集与自供能传感
Mechano-electrochemical energy harvesting and self-powered sensing via dynamic liquid metal–electrolyte interfaces
Science Advances · 第一作者:Xiangbo Zhou
机械运动调节液态金属界面面积并驱动不对称法拉第反应,作者展示可变形能量采集、阵列输出及自供能传感。
推荐理由: 动态软界面、形变与耗散电化学耦合对软物质研究者有具体价值。
早期小鼠胚胎中的 Y 染色体不稳定性
Y chromosome instability in the early mouse embryo
Science Advances · 第一作者:Agata P. Zielinska
作者发现早期胚胎有丝分裂时 Y 着丝粒异常薄弱、易被困于纺锤体极并发生错误分离;Y 丢失会减慢细胞分裂并影响胚胎大小。
推荐理由: 将染色体力学与发育后果相连,对细胞生物物理有相邻价值。
ppGpp 直接调控 tRNA 修饰酶,将应激信号连接至翻译控制和生物膜发育
Direct regulation of a tRNA modification enzyme by ppGpp links stress signaling to translational control and biofilm development
Science Advances · 第一作者:Aude E. Trinquier
作者发现 ppGpp 抑制 MnmE 并造成密码子特异的核糖体停顿,继而通过一段前导肽调节生物膜抑制因子 AbrB。
推荐理由: 把应激、翻译动力学与群体发育连接起来,对非平衡生物调控有相邻价值。
分布式网络感知作为逃逸策略
Distributed Network Sensing as an Escape Strategy
bioRxiv · 第一作者:Le Verge-Serandour, M. · 通讯作者:Karen Alim
作者以黏菌流体网络研究空间刺激下的去中心化感知,发现尺度与连通性决定其能否通过网络重构逃离不利 pH 环境;局部收缩将刺激转化为全局流体再分配,并启发自主软机器人设计。
推荐理由: 把主动收缩、网络输运、集体感知和形态适应统一起来,直接命中活性与软物质核心问题。
预印本,尚未经同行评议。
真菌菌落生长的多尺度生物物理建模
Multi-scale biophysical modeling of fungal colony growth
bioRxiv · 第一作者:Yan, L. · 通讯作者:Gianna L Marschmann
作者将显式菌丝伸长、分支和融合的离散力学模型与随机行波代理模型结合,以较低成本跨尺度模拟菌落。模型复现实验行波,并将前沿漂移与扩散分离,指出扩张速度和网络密度由不同微观参数控制,自然界策略权衡可能来自代谢而非纯力学限制。
推荐理由: 把活性生长网络、前沿涨落和宏观输运连为可计算框架,具有明确的新意和主线价值。
预印本,尚未经同行评议。
分子扩散与结合动力学足以解释类似凝聚体的核内聚簇
Molecular diffusion and binding kinetics are sufficient to explain condensate-like nuclear clustering
bioRxiv · 第一作者:Kapoor, M. · 通讯作者:Mustafa Mir
作者构建以基因组位置、分子扩散和结合动力学为参数的 SPARK 模型,在不引入高阶蛋白相互作用或相分离的情况下,复现多种转录因子聚簇的高密度、球形、融合和快速交换等成像特征。结果表明这些表征不能唯一证明凝聚机制。
推荐理由: 为核内凝聚体研究提供定量零模型,直接挑战常用相分离判据,科学价值很高。
预印本,尚未经同行评议。
淀粉样纤维稳定性与凝聚体材料性质独立控制 hnRNPA2 凝聚体向纤维的转变
Amyloid stability and condensate material properties independently govern the hnRNPA2 condensate to fibril transition
bioRxiv · 第一作者:Kieffer, D. J. · 通讯作者:Lukasz A Joachimiak
作者结合结构导向热力学、突变与微流变,识别控制纤维形成的芳香三联体,并发现凝聚体与纤维稳定性大体独立;较低凝聚体黏度与更快成纤相关,提出模糊外壳与纤维核心共同控制转变。
推荐理由: 相分离凝聚体的流变性质与成核聚集动力学紧密耦合,直接契合软物质生物物理主线。
预印本,尚未经同行评议。
亚稳二聚体中间体驱动天然样丝蛋白成纤,脱水促进交叉 β 转变
Metastable Dimeric Intermediate Drives Native-like Spidroin Fibrillogenesis, while Dehydration Promotes Cross-β Transition
bioRxiv · 第一作者:Kajimoto, H. · 通讯作者:Hironari Kamikubo
作者用 SAXS、AFM 和 XRD 识别蜘蛛丝蛋白成纤所需的亚稳二聚体中间体,提出暴露聚丙氨酸片段在纤维端形成 β 片层并逐步聚合;天然样纤维在干燥时会不可逆转向淀粉样交叉 β 结构。
推荐理由: 连接亚稳中间体、自组装和脱水诱导结构转变,对生物软材料高度相关。
预印本,尚未经同行评议。
人羊膜可溶性提取物提高 HaCaT 角质形成细胞在划痕实验中的迁移能力
hAM-pe soluble extract increases human keratinocyte HaCaT cell-line mobility in scratch assays
bioRxiv · 第一作者:Soprano, C. M. · 通讯作者:Carla Maria Soprano
划痕实验显示处理缩短集体闭合时间,但单细胞速度增加不足以解释该效应;均方位移分析与相互作用活性布朗粒子模拟支持迁移持久性增强是主要机制。
推荐理由: 实验与活性粒子模型共同解析集体细胞迁移机制,和活性物质研究高度贴合。
预印本,尚未经同行评议。
高度保守的 talin 亚型编码不同的力学响应和配体结合能力
Highly conserved talin isoforms encode distinct mechanical responses and ligand-binding capabilities
bioRxiv · 第一作者:Guo, Y. · 通讯作者:Jie Yan
单分子力谱与结合实验显示,talin- 2 虽保留总体力学架构,却具有不同的协同展开路径及额外的力调控结合位点,扩展了其机械信号支架功能。
推荐理由: 直接解析蛋白力学与力敏信号耦合,方法和机制对生物软物质高度相关。
预印本,尚未经同行评议。
融合孔关闭决定充满致密芯囊泡的亚量子“接吻即跑”血清素释放
FUSION PORE CLOSURE DETERMINES SUBQUANTAL KISS-AND-RUN SEROTONIN RELEASE FROM FULLY LOADED DENSE-CORE VESICLES
bioRxiv · 第一作者:De-Miguel, F. F. · 通讯作者:Francisco F. De-Miguel
作者分析水蛭神经元安培记录,并用孔几何与通量模型估算融合孔和囊泡含量。外推结果表明接吻即跑囊泡与全融合囊泡装载量相近,而实测通量衰减更快,支持亚量子释放由融合孔关闭而非囊泡耗尽决定。
推荐理由: 直接量化纳米孔动力学与分子释放,对膜融合和生物流体输运高度相关。
预印本,尚未经同行评议。
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