肺表面活性剂是一种吸附在肺泡表面的生物活性物质，主要由脂质和蛋白质组成。它由肺泡II型细胞组装并分泌到肺泡表面上，形成一层液体薄膜。肺表面活性剂膜是防御病原体或颗粒物吸入人体的第一道屏障，并能够降低肺泡表面张力，防止肺泡在呼吸过程中萎缩，以维持正常的呼吸作用。因此，研究呼吸过程中处于压缩和扩张作用下的肺表面活性剂单层膜的结构特征和力学性能是肺表面活性剂生物物理学的核心问题。实验方法无法直接观察到单层膜在压缩过程中结构转变的动态行为和分子构象的细微变化，而全原子分子动力学模拟和MARTINI粗粒化模拟又在模拟体系的空间和时间尺度上受限，模拟大尺度的复杂生物体系仍然面临诸多挑战。

      本文中我们针对肺表面活性剂中主要成分二棕榈酰磷脂酰胆碱（dipalmitoylphosphatidylcholine, DPPC）和棕榈酰油酰磷脂酰胆碱（palmitoyloleoylphosphatidylcholine, POPC）在水气界面形成的磷脂单层膜，使用约束液滴表面张力测量仪（constrained drop surfactometry, CDS）对其进行了实验测量并建立了介观尺度的单层膜粗粒化模型，并采用多体耗散粒子动力学（multi-body dissipative particle dynamics, MDPD）方法对单层膜进行了全面的模拟研究。对于饱和的DPPC和不饱和的POPC这两种磷脂分子形成的单层膜，我们发现环境温度的不同是其压缩等温线形态以及位置改变的主要因素，而实验所使用的面积压缩速率则对等温线没有显著的影响。对于DPPC单层膜，所处温度的升高导致其表面压力增加，等温线上的相共存区域也将会变得更窄。而对于具有简单相行为的POPC单层膜，温度的升高只降低了其表面张力。最后我们发现混合的DPPC/POPC单层膜表现出中间相的行为，并随着两种PC含量占比的改变而显示出不同的变化趋势。

        基于自上而下的粗粒化方案，我们建立了DPPC和POPC的单层膜介观模型，并使用MDPD模拟得到了与全原子模拟和CDS实验相似的表面压力-面积等温线，观察到与表面压力相关的单层膜形态，得到了处于不同相区域的单层膜。此外，面积压缩模量，脂质尾部的序参数、单层膜的厚度以及珠子的密度分布均与之前的模拟和实验结果在定量上相符，还捕获了混合DPPC/POPC单层膜的表面压力-面积等温线随着两种磷脂含量占比的敏感变化。综上，我们所建立的MDPD单层膜模型在计算效率更高的前提下，能够在更大时空尺度上准确模拟复杂单层膜的结构特征、力学特性和界面行为。