‘세계 최초’ 일회용 종이컵서 미세플라스...

나노포어 센싱 방식 통해 기존 기술·장비 한계 극복

나노미터 이하 미세플라스틱서도 염증 유발 규명

 

▲조건호, 김기동, 진위현 바이오시스템융합학과 대학원생, 손세진 생명과학과 교수, 전태준 생명공학과 교수, 김선민 기계공학과 교수.

 

 

본교는 세계 최초로 일회용 종이컵에서 미세 플라스틱을 발견하고, 인체에 미치는 영향을 규명했다고 11일 밝혔다.

 

바이오시스템융합학과 조건호 박사과정 학생(지도교수·기계공학과 김선민, 생명공학과 전태준)과 김기동, 진위현 석박사통합과정 학생(지도교수·생명과학과 손세진)은 폴리에틸렌(PE)으로 코팅된 일회용 종이컵에서 머리카락 굵기의 약 10만분의 1에 해당하는 나노미터(10억분의 1미터)보다 작은 플라스틱 입자를 발견했다.

 

발견된 작은 플라스틱 입자가 면역세포의 염증 반응을 유발할 수 있다는 점도 확인했다고 밝혔다.

 

최근 일회용품 사용이 증가하면서 일회용 플라스틱에서 발생하는 미세플라스틱이 인체에 미치는 영향이 사회적 문제로 떠오르고 있다.

 

지금까지 밝혀진 미세플라스틱의 크기는 수십 나노미터부터 마이크로미터(100만분의 1미터)까지 다양한 크기로 알려져 있다.

 

다양한 크기의 미세플라스틱은 전자현미경, 나노 입자 추적 분석기(Nanoparticle tracking analysis, NTA), 국소 표면 플라즈몬 공명(Localized surface plasmon resonance, LSPR) 등의 분석 기기를 통해 검출됐다. 하지만 기존 기술과 장비는 나노미터 이하 크기의 물질을 찾아낼 수 없다는 한계가 있다.

 

이번 연구에서는 기존 기술과 장비로 찾아낼 수 없었던 나노미터 이하의 미세플라스틱을 나노포어 센싱(nanopore sensing) 방법으로 찾아냈다.

 

나노포어 센싱은 나노포어(pore·구멍)가 있는 단백질(알파-헤몰라이신)에 통과시키면서 실시간으로 피코 단위 전류(1조분의 1암페어)의 변화를 측정하는 방법이다.

 

연구팀은 개발한 기술을 통해 일상적으로 사용하는 폴리에틸렌 코팅 종이컵에 뜨거운 물을 가득 채우면 1.3해(垓) 개의 나노미터 이하의 미세플라스틱이 종이컵에서 용출되는 것을 확인했다.

 

나노미터 이하의 미세플라스틱도 마이크로, 나노미터의 미세플라스틱과 같이 면역세포의 염증을 일으킨다는 사실도 규명했다.

 

염증을 유발하는 정도는 같은 질량의 나노미터 크기의 미세플라스틱과 비교했을 때 약 88%로 밝혀졌다. 하지만 입자가 작을수록 인체에 쉽게 흡수되기 때문에 마이크로, 나노 미세플라스틱 못지않게 인체에 유해할 수 있다는 게 연구팀의 설명이다.

 

같은 내용이 담긴 논문은 ‘폴리에틸렌 코팅 종이컵에서 나노미터 이하의 플라스틱을 나노포어 검출 및 그들의 염증 반응 분석’(Nanopore Detection of Sub-Nanosized Plastics in PE-Coated Paper Cups and Analysis of their Inflammatory Responses)이라는 제목으로 연구 성과를 인정받아 환경 분야 국제 저명학술지인 케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal, IF: 15.1)에 최근 온라인 게재됐다.

 

조건호 인하대 바이오시스템융합학과 박사과정 학생은 “지도교수님과 함께한 학생들의 도움을 받아 좋은 성과를 낼 수 있었다”며 “환경 문제로 떠오르고 있는 미세플라스틱의 심각성을 알리고 관련 문제 해결에 기여하고자 한다”고 말했다.

 

이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 기초연구실(BRL), 중견연구 지원사업 및 환경부의 환경기술개발사업의 지원으로 이뤄졌다.

 

조건호 학생은 현재 BK21사업의 우수 대학원생 해외연수 프로그램을 통해 나노포어 연구 권위자인 도쿄농공대학의 류지 카와노 (Ryuji Kawano) 교수 연구실에서 파견연구를 진행하고 있다.

 

 

폴리에틸렌으로 코팅된 일회용 종이컵에서 1.4 나노미터의 균일한 나노포어를 통해 나노미터 이하의 미세플라스틱을 검출했다. 또한 나노미터 이하의 미세플라스틱도 면역세포의 염증 반응(인터루킨 6 생성 증가)을 유발할 수 있음을 밝혔다.

▲폴리에틸렌으로 코팅된 일회용 종이컵에서 1.4 나노미터의 균일한 나노포어를 통해 나노미터 이하의 미세플라스틱을 검출했다. 또한 나노미터 이하의 미세플라스틱도 면역세포의 염증 반응(인터루킨 6 생성 증가)을 유발할 수 있음을 밝혔다.