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为解决细胞膜相分离对膜粘度影响难以系统测量的问题，研究人员开展了对 DPPC/DOPC/CHOL 三元巨型单层囊泡（GUVs）膜粘度温度依赖性的研究。结果发现相分离使膜粘度大幅降低，且该过程符合 Moelwyn-Hughest 模型，这为理解细胞膜相分离对膜粘度的影响提供新视角。
在细胞的微观世界里，细胞膜就像一座繁忙的 “城市”，各种分子在这里有序地活动着。细胞膜中的脂质和蛋白质等成分对于细胞的正常运作至关重要。其中，脂质双层中存在着液体有序（
Lo）域和液体无序（
Ld）相 ，一些与细胞功能相关的蛋白质就定位在
Lo域中。然而，目前对于细胞膜相分离如何影响膜粘度这一关键问题，还存在诸多未知。由于细胞膜结构复杂，难以直接测量其膜粘度，以往对相分离脂质膜粘度的测量也困难重重，且缺乏能同时覆盖相分离温度以上和相分离区域的测量方法。为了深入探究这些问题，来自日本东北大学和山口大学的研究人员展开了一项重要研究。他们的研究成果发表在《Biophysical Journal》上，为我们理解细胞膜的奥秘提供了新的线索。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：一是微注射技术，通过在球形 GUV 上施加微注射产生的点力，诱导流体速度场，进而根据流体模式估算膜粘度；二是利用荧光显微镜和 CMOS 相机，观察微注射诱导的膜流动，记录相关数据；三是运用 Moelwyn-Hughest（MH）模型，描述不同条件下的膜粘度。
下面来看具体的研究结果：
- 膜粘度测量方法的可靠性：研究人员引入基于珠子的方法，通过对比附着在 GUV 上的珠子和相分离域的运动轨迹，发现基于珠子和基于域的方法测量的膜粘度具有高度一致性，证明了新方法能广泛适用于不同膜组成的膜粘度测量。
- 膜粘度的温度依赖性：研究人员制备了多种不同组成的 GUVs，包括 DPPC/DOPC/CHOL 不同比例的三元 GUVs、DPPC/CHOL 二元 GUVs 和纯 DOPC GUVs。测量发现，相分离 GUVs 的温度升高时，表观膜粘度逐渐降低，但在相分离温度时会突然增加。相分离温度以上的三元 GUV 的ηm,mix比相分离区域大四倍，这表明相分离对膜粘度有着显著影响。
- Ld相的膜粘度：研究表明，相分离的 DPPC/DOPC/CHOL GUVs 的表观膜粘度主要由Ld相的粘度决定，其符合二维流体的爱因斯坦粘度方程。通过实验数据拟合得到Ld相的粘度ηLd ，且发现Ld相的组成在不同测量温度下几乎相同，其粘度随温度升高而降低。
- 三元 GUV 在相分离区域的膜粘度：将ηm,demix转换为ηLd后发现，Ld相的膜粘度随温度升高而降低，且其变化由Ld相的组成以及 DOPC 和 DPPC/CHOL 复合物的膜粘度决定。同时，研究还发现基于 MH 模型计算时，考虑组分间的相互作用参数比简单叠加各组分膜粘度更能准确描述ηLd 。
在研究结论与讨论部分，研究人员指出，相分离导致膜粘度急剧下降，Lo域面积分数与表观粘度的关系符合二维流体的爱因斯坦粘度方程，且膜粘度可以用 MH 模型描述。这表明膜组成的变化对膜粘度起着关键作用。不过，研究也存在一定局限性，如在应用 MH 模型时，假设 DPPC 和 CHOL 形成复合物，且在相分离区域对 DPPC/CHOL 复合物的近似处理可能存在偏差。总体而言，这项研究成功揭示了三元 GUVs 膜粘度的温度依赖性，为脂质筏在调节脂质和蛋白质运输方面的作用提供了重要依据，也为进一步研究纳米级脂质筏奠定了基础，对理解细胞膜的功能和脂质筏模型具有重要意义。
