细胞是组成生物体的基本结构和单元,是生命活动的载体和重要参与者。作为细胞屏障的生物膜经常参与到细胞的许多活动中。在这个过程中,生物膜会主动或被动地形变以实现特定功能。目前,相关研究人员分别从实验、模拟和理论计算的角度深入探究了生物膜的结构、性质和功能。但是由于生物膜结构的多样性和功能的复杂性,某些生物膜结构的变化及引发的后续行为尚未明确。在本文中,我们利用耗散粒子动力学的模拟方法,以管状生物膜和平板状生物膜为典型模型,研究了生物膜的构象变化以及由其介导的多颗粒协同效应。利用相关磷脂模型和链状聚合物模型,构建出膜管-聚合物共存体系,通过改变聚合物的性质得出聚合物对膜管形变的影响,并得出了聚合物产生影响的热力学和动力学原因。通过在生物膜同侧或两侧添加纳米颗粒,研究了纳米颗粒吸附产生的曲率之间的相互作用及其介导的跨膜动力学行为。主要研究内容概括如下:（1）生物聚合物抑制膜管构象变化通过调整膜管内外水分子数目和压力,构建出处于非稳态且可发生珠链状形变的膜管结构。为模拟生物分子的影响,构建了链状聚合物模型。利用聚合物替代膜管内等量水分子,发现了长度较长的聚合物对膜管形变具有更强的抑制效果。同时,即使聚合物长度相同,膜管形变的抑制效果随聚合物的刚性上升而凸显。通过设计该体系自由能算法,表征了膜管形变期间各组分自由能变化。自由能计算结果表明:持续长度较长的聚合物会在膜管形变区域抑制膜管收缩,并且会消耗更高的弯曲能即产生更高能垒以抑制膜管形变。通过聚合物动力学行为分析,发现持续长度较长的生物分子具有更大概率充斥在膜管形变区域以抑制膜管形变。因此,本工作证明了:生物分子在膜管内的运输可有效抑制膜管形变,提升膜管稳定性。该工作中的自由能计算方法的开发设计将辅助该领域研究人员更深入的探究膜管体系的热力学行为,并为该领域研究工作提供一定的指示意义。另外,该研究为真实复杂细胞环境下的超长膜管稳定存在提供了新的机理解释,并为实现生物膜管的形貌调控提供了理论指导。（2）生物膜构象变化介导的多颗粒协同效应在生物膜同侧和两侧分别放置纳米颗粒,探究了膜曲率之间的相互作用及其介导的协同效应。研究结果表明:在纳米颗粒相距较近时,生物膜产生的同侧或异侧曲率会相互感应并发生耦合。曲率耦合可以进一步降低膜的弯曲能从而降低纳米颗粒的跨膜能垒,使纳米颗粒之间产生协同性并促进其跨膜。与同侧曲率耦合不同的是,异侧曲率耦合时不会损失吸附能,因此可以更有效地促进颗粒跨膜。此外,跨膜相图的分析表明:同侧和异侧的曲率耦合以及纳米颗粒的跨膜模式由纳米颗粒距离、膜张力和吸附强度共同决定。最后,通过放置不同尺寸的纳米颗粒和多个纳米颗粒,研究了更加复杂曲率间的相互作用。非对称性曲率相互作用和多颗粒体系跨膜的研究表明:曲率耦合可以更有效辅助小纳米颗粒跨膜,并且多纳米颗粒在跨膜时存在动力学陷阱。由于目前生物膜的复杂性尚未被充分考虑,因此,本工作从模拟的角度引导了该领域对生物膜更深层次的研究。上述膜构象变化介导的协同效应深入地揭示了膜曲率在细胞生命活动中的重要意义,并且也为相关载药纳米颗粒的设计和优化提供了潜在的理论支持。综上所述,本工作系统研究了管状生物膜和平板状生物膜的构象变化及其影响因素,进一步的考察了平板状膜结构的构象变化所引发的曲率间相互作用和多纳米颗粒协同效应,在解释管状膜结构的稳定性和膜曲率的重要性等方面提供了新的认识。