自组织粒子-巨大单层囊泡组装的突现运动性

巨大单层囊泡（GUVs），通过脂质分子的自组装形成的软细胞大小的分隔物，长期以来被用作膜生物物理和生物医学应用中的模型系统和被动载体。然而，由于在软的、可变形的结构中实现可控和持续运动的挑战，它们作为动态响应和可动系统的潜力尚未得到充分利用。在此，通过交流电场下的GUVs（5-10 µm）和二氧化硅微粒（1-3 µm）的突现自组装，实现了一种自主的类细胞微型机器人。自推进源于颗粒在囊泡表面的非对称自组织，使得组装可以可逆地转变为活性结构。与刚性胶体系统不同，GUVs通过其软脂质膜引入了独特的特性：形状变形、膜张力依赖性运动和通过囊泡破裂触发活细菌释放。通过实验和模拟，研究了自组装和推进的机制，并构建了动态相图，以映射运动状态与场参数的关系。最后，表明这些自组装结构可以响应环境中的局部约束进行重构，这表明它们在复杂环境中有潜在应用，促进了GUVs在类细胞微型机器人或人工细胞系统理性设计中的潜力。