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초미세 플라스틱 표면 양전하가 폐 손상시켜

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초미세 플라스틱 조각들이 사람의 폐를 어떻게 손상하는지를 전남대학교 공동연구팀 밝혀내 학계의 주목을 받고 있다.

전남대 생물학과 김응삼 교수 연구팀과 한국기초과학지원연구원(KBSI) 광주센터 공동 연구팀은 공기를 통해 폐로 흡입된 나노플라스틱의 표면전하에 의해 폐포(허파꽈리) 상피세포의 형태를 변형시키고, 세포를 파괴하는 것은 밝혀냈다.

연구 결과(논문명: Surface Charge-Dependent Cytotoxicity of Plastic Nanoparticles in Alveolar Cells under Cyclic Stretches)는 나노 분야 국제학술지인 ‘나노레터(Nano Letters) 최신호에 실렸다.

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연구팀에 따르면, 나노플라스틱 표면은 고유의 전기적 성질 갖고 있다. 이 가운데 양전하를 띤 나노플라스틱 조각들이 폐포 상피세포 내에서 불규칙적인 섬유구조를 자라게 하고, 세포 내에 과도한 활성산소 생성을 유도해 세포를 사멸시킨다는 사실을 확인했다. 이와 달리 음전하를 띤 나노플라스틱은 폐포 상피세포에 별다른 악영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

대표적인 생활 폐기물인 플라스틱은 물리·화학적 요인으로 직경 100nm(나노미터) 이하 초미세 크기로 분해돼 공기 중으로 방출된다. 이를 사람이 호흡기를 통해 폐에 축적되면 다양한 질환을 유발하는 것으로 알려져 왔다.

이번 연구는 기존과 달리, 인간의 호흡 조건을 모사하기 위해 폐포 세포에 주기적인 인장·이완 자극을 가한 상태에서 다른 표면 전하를 가진 초미세 플라스틱의 실시간 세포 내 유입을 추적했고, 세포사멸과 관련한 신호들 분석했다.

연구팀은 “이번 연구는 지구 환경에 노출되고 있는 초미세 플라스틱 입자에 의한 폐 질환의 발병 메커니즘을 이해하는데 기여할 수 있을 것”이라며, “향후 초미세 플라스틱 입자에 의한 인간과 다른 생물에 미치는 독성 시험의 표준화 연구로 이어나갈 계획”이라고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 교육부가 지원하는 한국연구재단의 ‘기초연구실지원사업, 이공학개인기초 지원사업’과 한국기초과학지원연구원의 주요사업을 통해 이뤄졌다.

김민중 기자 science@

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