生物膜是镶嵌有蛋白质和糖类的磷脂双分子层,起着划分和分隔细胞和细胞器作用,参与了物质、能量和信息交换等生命活动。正确认识和理解生物膜的组成、结构、功能及生物膜与外界的相互作用,对生物学、医药学和工农业等实际问题起到了重要的指导作用。磷脂膜作为生物膜的基础骨架成为研究复杂的生物膜功能与结构的简单模型系统。在本论文中,我们利用倒置荧光显微镜、石英晶体微天平及耗散系数测量仪（QCM-D）、共聚焦激光扫描显微镜（LSCM）原子力显微镜（AFM）和动态光散射（DLS）等实验手段,研究了电场、聚电解质、溶液环境（pH与温度）等因素对磷脂双层膜的结构与组装影响。第一章,我们综述了生物膜的基础知识,如生物膜组成、结构、主要特性和功能,然后介绍了磷脂分子及磷脂双层膜的结构、特性和应用;再重点介绍了两种常被用于研究的仿生物膜的模型,支撑膜及巨囊泡;简单陈述了多聚赖氨酸聚电解质与磷脂膜作用的研究进展。第二章,我们介绍了本论文中重要用到的实验仪器,如荧光显微镜、QCM-D和自制流动仓等;重点阐述了 GUVs的电制备技术。我们利用自制的简易流动仓在倒置显微镜下,实时监测电制备GUVs的形成过程。根据观察到的图像数据信息和相关文献,总结出电形成与电场、干磷脂膜的均匀性、磷脂的种类、缓冲液以及温度等因素有关。分析认为由于磷脂头部带电特性,电场诱导磷脂膜双层两叶的不对称,从而引发弯曲、出芽、膨胀、封闭以及相互融合等一系列形变过程。第三章,我们研究了多聚赖氨酸（PLL）对磷脂巨囊泡的影响。我们发现PLL诱导带负电的GUVs壁向内部增长生出“绳”状结构,以及相邻GUVs粘连、胞吐或破裂等形变现象。在pH=6.98的溶液中,PLL对电中性GUVs没有影响;PLL与负电性GUVs相互作用,对PLL浓度梯度较敏感。在pH=5.6的缓冲溶液中,电形成的负电性性GUVs严重粘连,加入PLL后,可使原本粘连的GUVs逐渐分离,但不出现“绳”和破裂的现象。实验表明,PLL与负电性磷脂静电相互作用导致:1)相邻GUVs膜粘连;2)膜两侧不对称吸附,产生自发曲率,诱导出“芽”。第四章,我们利用荧光显微镜观察研究了支撑磷脂双层（SLBs）在溶液pH值由中性条件分别更换为强酸/碱性后,SLBs磷脂膜再组织的过程。通过DOPC SLBs在强酸性环境中破裂和在强碱环境中生出微管和平台的现象,分析这两种极端pH值环境下可能引起单组分磷脂膜形变的因素,提出了极端pH值诱导支撑磷脂双层膜侧向再组织的机理。第五章,我们深入研究了热力学条件改变造成的支撑膜再组织响应行为。首先,通过QCM-D和FRAP,发现经历加热过程后,SLB流动性与质量明显降低。3D荧光重构表明膜出芽分裂行为是完整性破坏的根源,由升温导致的磷脂侧向面积膨胀驱动。接着,发现热致SLB破坏可通过溶液盐离子浓度调控。高盐浓度抑制了磷脂间应力的自发释放,降低膜分裂几率。理论分析表明出芽相关的渗透能量损耗主导着膜分裂行为。脂膜半透性质造成出芽时的渗透压失衡,不利能量随着体相溶质浓度的提高而增大。最后,证明了基于渗透作用的SLB热保护策略的溶质种类非依赖性、长效性及不受支撑膜制备条件限制。研究重点阐明了温度对支撑膜完整性的显著影响。提出的膜保护方法操作简单,对膜性质副作用小。第六章为本文工作的总结和今后工作的展望。