아토피 있으면 미세먼지 더 깊이 침투한다고?
아토피 있으면 미세먼지 더 깊이 침투한다고?
  • 이웃집과학자
  • 승인 2021.07.27 16:36
  • 조회수 679
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한국표준과학연구원(KRISS, 원장 박현민) 연구진이 아모레퍼시픽 기술연구원(원장 박영호)과의 공동연구를 통해 피부 조직의 미세먼지를 직접 측정할 수 있는 기술을 개발했습니다.

 

공동연구팀은 이번 기술개발을 통해 아토피 등의 기저질환이 있는 피부에는 미세먼지가 더 깊이 침투해 염증을 유발할 수 있음을 밝혀냈는데요. 또한 미세먼지를 더욱 정밀하게 분석할 수 있게 됨으로써, 미세먼지가 체내에 유입된 이후 어떤 반응을 보이는지 체계적인 연구가 가능해질 것으로 기대됩니다.

 

대기오염물질인 미세먼지는 사회적으로 큰 문제가 되고 있습니다. 높은 수준의 미세먼지 농도는 호흡기 질환, 심혈관계 질환 같은 다양한 질환의 원인이 되고 있죠. 호흡기를 통해 인체에 흡입된 미세먼지에 대한 유해성 연구는 상당히 수행됐으나, 피부 노출에 의한 유해성 연구는 매우 미흡한 실정입니다.

 

기존에는 생체조직에 침투된 미세먼지를 보기 위해 명시야(bright field) 현미경이나 투과전자 현미경을 이용했습니다. 하지만 까다로운 전처리 과정이 반드시 필요하고, 검은색 입자는 모두 미세먼지라고 가정하므로 정확한 분석이 어려웠습니다.

피부 표면에서 미세먼지의 3차원 분포 분석. 비선형광학현미경 이미징을 통해 특별한 전처리 없이 사람의 피부에 도포된 미세먼지의 분포를 분자수준으로 분석할 수 있다. 초록색은 피부의 케라틴이고, 노랑색은 미세먼지를 나타내고 있다. 출처 : 한국표준과학연구원
피부 표면에서 미세먼지의 3차원 분포 분석. 비선형광학현미경 이미징을 통해 특별한 전처리 없이 사람의 피부에 도포된 미세먼지의 분포를 분자수준으로 분석할 수 있다. 초록색은 피부의 케라틴이고, 노랑색은 미세먼지를 나타내고 있다. 출처 : 한국표준과학연구원

공동연구팀은 미세먼지의 주요 성분인 탄소 분자 결합을 직접 관찰할 수 있는 비선형광학현미경을 이용해 피부 조직의 미세먼지를 특별한 전처리 없이 관찰하는 데 성공했습니다. 미세먼지를 구성하는 주요 성분의 탄소 분자 결합을 선택적으로 영상화할 수 있는 비선형광학현미경을 사용, 사람의 피부조직에 분포하는 미세먼지를 정밀하게 관찰했습니다. 더 나아가 피부를 구성하는 콜라겐, 엘라스틴과 같은 생체물질을 동시에 가시화함으로써 미세먼지의 피부 내 분포를 직관적으로 분석할 수 있게 됐습니다. 이를 통해 각질이 손상된 피부에는 미세먼지가 깊숙이 침투해 염증을 악화시키고 있음을 규명한 것입니다.

비선형광학현미경으로 이미징한 피부단면. (좌) 피부의 조직학적 특징을 분석하기 위한 기존의 조직 염색방법과 달리, (우) 비선형광학현미경을 통해 특별한 전처리 없이 피부의 특징을 분석할 수 있다. 미세먼지가 정상 피부 조직의 표면에 분포하는 모습. 출처 : 한국표준과학연구원
비선형광학현미경으로 이미징한 피부단면. (좌) 피부의 조직학적 특징을 분석하기 위한 기존의 조직 염색방법과 달리, (우) 비선형광학현미경을 통해 특별한 전처리 없이 피부의 특징을 분석할 수 있다. 미세먼지가 정상 피부 조직의 표면에 분포하는 모습. 출처 : 한국표준과학연구원
정상 피부와 각질 손상 피부에서의 미세먼지 분포. 비선형광학현미경을 통해 피부각질의 케라틴(초록색)과 진피의 콜라겐 (분홍색), 미세먼지(빨강색과 흰색)를 특별한 전처리 없이 가시화하였다. 점선으로 피부의 표면을 표시하였고, 아래로 내려올수록 피부에 침투하는 방향이다. 왼쪽의 정상 피부에 비해, 오른쪽의 각질이 손상된 피부에는 많은 양의 미세먼지가 깊숙하게 침투되어 있는 것을 볼 수 있다. 출처 : 한국표준과학연구원
정상 피부와 각질 손상 피부에서의 미세먼지 분포. 비선형광학현미경을 통해 피부각질의 케라틴(초록색)과 진피의 콜라겐 (분홍색), 미세먼지(빨강색과 흰색)를 특별한 전처리 없이 가시화하였다. 점선으로 피부의 표면을 표시하였고, 아래로 내려올수록 피부에 침투하는 방향이다. 왼쪽의 정상 피부에 비해, 오른쪽의 각질이 손상된 피부에는 많은 양의 미세먼지가 깊숙하게 침투되어 있는 것을 볼 수 있다. 출처 : 한국표준과학연구원

KRISS 안전측정연구소 김세화 책임연구원은 “KRISS가 보유한 비선형광학현미경을 이용해 인체의 피부에 침투한 미세먼지를 가시화 할 수 있었다”라며, “미세먼지의 피부 침투 특성을 규명함으로써 피부질환 관련 대응 세정제품과 보호제품 개발에 중요한 정보를 제공할 수 있게 됐다”라고 밝혔습니다. 공동연구팀은 이번 기술개발 성과를 바탕으로, 인체 피부에 작용하는 나노물질의 광독성에 대한 후속 연구에 더욱 주력할 계획입니다.

 

이번 연구성과는 생물학 분야의 국제분자생물학지인 인터내셔널 저널 오브 몰레큘러 사이언스(International Journal of Molecular Sciences)에 지난 5월 온라인 게재됐습니다.

논문명 : Molecule-resolved visualization of particulate matter on human skin using multimodal nonlinear optical imaging

 

용어설명

1. 비선형광학현미경

서로 다른 색깔의 세 가지 레이저를 이용해 염색과정을 거치지 않고 시료 고유의 분자를 관찰할 수 있는 현미경으로, KRISS는 지난 2006년에 비선형광학현미경을 개발했다. 본 연구에서는 미세먼지를 선택적으로 이미징 할 수 있도록 광학계를 조절하여 연구에 활용했다.

2. 분자영상

특정 빛의 파장에서 특정 분자가 에너지를 흡수하여 이를 영상화 할 수 있는 기술로, 생체조직 내에서 분자 수준으로 일어나는 다양한 변화를 관찰할 수 있다.


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