그동안 환경오염 측면에서 주목 받던 미세 플라스틱이 나노 크기 단위에선 인체 호흡기에 치명적인 영향을 준다는 연구결과가 나왔다.
한국기초과학지원연구원(KBSI)은 광주센터 이성수 박사 연구팀이 전남대 연구팀과 공동연구를 통해 나노플라스틱 표면의 전기적 특성에 따라 폐 세포가 파괴된다는 사실을 규명했다고 밝혔다.
폐포 상피세포(Alveolar epithelium cell)에 축적된 나노플라스틱은 여러 질환을 일으키는 것으로 알려져 있지만 폐에 축적된 나노플라스틱이 세포내에서 어떻게 작용하여 질환을 일으키는지 정확하게 알려지지 않았다.
이에 공동연구팀은 실제 인체의 폐와 동일한 환경에서 나노플라스틱에 의한 폐포 상피세포 의 형태변화와 세포파괴과정을 실시간으로 분석했다.
그 결과 나노플라스틱의 전기적 성질에 따라 폐포 상피세포의 변화에 큰 차이가 있음을 확인했다. 나노플라스틱 표면이 음전하를 띠는 경우는 아니었지만 양전하를 띠는 경우 세포 내에서 불규칙적인 섬유구조를 자라나게 하고, 세포 내에 과도한 활성산소 생성을 유도함으로써 세포를 사멸시킨다는 것을 실시간으로 관찰했다.
향후 KBSI 광주센터 노화연구시설이 보유한 3차원 홀로토모그래피 현미경, 발광·형광 전임상 분자영상시스템, 마이크로·나노 CT, 비선형다중여기시스템 등 첨단 실시간 세포생체분석장비와 퇴행성 뇌질환 모델 동물을 활용해 신규 발병 억제 기작을 규명하거나 치료제를 개발하는 후속연구를 이어나갈 계획이다.
KBSI 이성수 책임연구원은 “3차원 홀로토모그래피 기술을 응용하면, 살아있는 세포에서 일어나는 생물학적 변화 과정을 별도의 전처리 과정없이, 있는 그대로 실시간으로 관찰할 수 있다”며, “이번과 같이 나노플라스틱에 의한 폐 상피세포의 변화 과정을 관찰하는 것은 물론, 퇴행성 (뇌)질환 등 여러 질환의 발병기작 이해와 치료방법 개발에도 널리 응용이 가능하다”고 말했다.
KBSI 신형식 원장은 “국가적·사회적으로 주요한 이슈인 나노플라스틱이 인체에 미치는 영향을 분석한 결과로 분석과학이 국민의 건강과 안전한 생활을 여는 열쇠가 될 수 있음을 다시 한번 드러낸 것”이라며 “기초(연)은 이 밖에도 미세먼지 분석이나 화석연료의 연소물 분석 등 국민 생활과 직결되는 여러 이슈와 난제에 분석과학으로 해결해 나갈 것”이라고 했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부와 교육부가 지원하는 한국연구재단의 ‘기초연구실 지원사업’, ‘이공학개인기초 지원사업’과 한국기초과학지원연구원의 주요사업을 통해 이뤄졌으며, 나노 분야 국제학술지인 ‘Nano Letters’에 게재됐다.
