골칫덩이 '바이오필름', 나노복합체로 "안녕~"
골칫덩이 '바이오필름', 나노복합체로 "안녕~"
  • 김진솔
  • 승인 2018.07.17 23:20
  • 조회수 3081
  • 댓글 0
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'바이오필름'을 들어보셨나요? 박테리아가 음습한 곳에서 활발히 증식하며 형성한 보호막입니다. '미생물막'이라고도 합니다. 바이오필름이 생기면 세균에게 서식처를 제공해 악취나 질병을 일으켜요. 또한 항생제와 화학 물질의 항균효과가 낮아지기 때문에, 물리적으로 제거해야만 하는데요.

 

이번에 항생제와 화학물질 없이 바이오필름을 효과적으로 제거하는 방법이 나왔다고 합니다. 중앙대학교 최종훈 교수, 한국과학기술연구원 서영민 박사, 중앙대학교 황장선 박사 연구팀이 구리나노입자와 탄소나노튜브의 재료 특성만을 극대화해 박테리아 뿐 아니라 바이오필름까지 제거할 수 있는 나노복합체를 개발했다고 합니다. 국제학술지 <나노스케일(Nanoscale)> 7월 2일자 논문으로 게재됐어요.

 

나노복합체는 1차적으로 박테리아 세포에 직접 접촉해 세포벽을 손상시키고 2차적으로 활성산소를 발생시켜 산화 스트레스를 유발합니다. 또한 박테리아의 세포 신호전달을 방해해서, 바이오필름 형성에 필수적인 유전자 발현을 억제한다고 합니다. 이미 형성된 바이오필름도 효과적으로 제거된 사실이 입증됐습니다.

 

효과적으로 제거되는 바이오필름 출처: 한국연구재단
나노복합체에서 가장 효과적으로 제거되는 바이오필름. 출처: 한국연구재단

이 나노복합체는 탄소나노튜브 겉면에 구리이온이 결합한 형태입니다. 구리이온은 산화반응하는 경향이 강해서 합성이 어렵지만, 1가 구리이온을 이용하여 최적의 조건에서 나노복합체를 합성할 수 있었다고 하네요. 아래 그림은 나노복합체 제조 과정을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 나타낸 모식도입니다.

 

나노복합체 제조과정 출처: 한국연구재단
나노복합체 제조과정 출처: 한국연구재단

최종훈 교수는 "이 연구는 재료 자체의 특성을 극대화시켜 다차원의 항바이오필름 나노복합체를 개발한 것"이라며, "인체에는 무해한 농도에서 박테리아만 선별적으로 사멸할 수 있고, 항생제 내성을 가진 슈퍼박테리아에도 적용할 수 있다"고 했는데요. "에어컨 열교환기, 정수기, 의료기기, 화장실 등 박테리아가 잘 서식하는 곳에 활용하면 위생적인 환경을 유지할 수 있을 것"이라고 연구의 의의를 설명했습니다.

 

교신저자 최종훈 교수(좌)와 제 1저자 서영민 박사(우) 출처: 한국연구재단
교신저자 최종훈 교수(좌)와 제 1저자 서영민 박사(우) 출처: 한국연구재단

연구진은 "항생제 내성에 의한 슈퍼박테리아의 발생과 가습기살균제 사건 등을 언론을 통해 전해 들으면서 상당히 큰 충격을 받았다. 직접 연구하고 있는 많은 약물들도 지금은 사용이 허가되어 있지만 언젠가는 부작용이 발생될 수 있을 것이라는 우려에 연구를 진행하게 됐다"고 밝혔습니다.

 

이 나노복합체가 실용화된다면 바이오필름이 발생하기 쉬운 에어컨 열교환기, 정수기, 의료기기 등 항상 수분이 존재하는 다양한 표면에 적용 가능할 것으로 보이는데요. 특히 항생제 내성을 가진 박테리아들 사멸에 적극 활용돼 효과적으로 인체 건강을 보호하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다는 분석입니다.



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