Hoe biologische membranen - zoals het plasmamembraan van dierlijke cellen of het binnenmembraan van bacteriën - in de loop van de tijd fluctueren, is niet gemakkelijk te begrijpen, deels omdat op subcellulaire schaal, temperatuurgerelateerde agitatie zorgt ervoor dat de membranen constant fluctueren; en mede doordat ze in aanraking komen met complexe media, zoals het structurerende element van de cellen, het cytoskelet, of de extracellulaire matrix. Eerder experimenteel werk beschreef de dynamiek van kunstmatige, zelf-geassembleerde polymeer-membraancomplexen, ingebed in gestructureerde vloeistoffen. Voor de eerste keer, Rony Granek van de Ben-Gurion Universiteit van de Negev, en Haim Diamant van de Universiteit van Tel Aviv, zowel in Israël, een nieuwe theorie voorstellen die de dynamiek van dergelijke membranen verheldert wanneer ze zijn ingebed in polymeernetwerken.

In een nieuwe studie gepubliceerd in EPJ E , de auteurs laten zien dat de dynamiek van membraangolvingen in zo'n gestructureerd medium wordt bepaald door onderscheidende, afwijkende machtswetten.

De belangrijkste bouwsteen van biologische membranen is een flexibele vloeibare dubbellaag van lipidemoleculen. In hun model de auteurs definiëren eerst de koppeling van het membraan met de twee bestanddelen van de omringende vloeistof, namelijk het polymeer en het oplosmiddel. Het membraanoppervlak bepaalt de sterkte van de membraan-vloeistofkoppeling, die ofwel zwak kan zijn (wanneer het membraan voornamelijk in contact staat met het oplosmiddel) of sterk (waar zowel het oplosmiddel als het netwerk samen met het membraan bewegen).

De auteurs bestuderen vervolgens de gevolgen van de twee typen koppeling voor de dynamiek van membraangolvingen. In de limiet van de zwakke koppeling, waarbij het polymeernetwerk niet meebeweegt met het membraan maar slechts wordt meegesleept door de resulterende oplosmiddelstroom, de auteurs identificeren een nieuw intermediair golflengteregime van de membraangolvingen.

Ze concluderen dat voor zowel flexibele als semi-flexibele semi-verdunde polymeeroplossingen, de statistieken van membraanverplaatsingen geassocieerd met dit tussenregime kunnen in de tijd verschillende ordes van grootte omvatten, totdat de bulkvisco-elasticiteit van polymeren het overneemt.