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항생제 이기는 슈퍼박테리아 잡아라…신물질 개발중앙대·KIST 연구팀 "박테리아와 바이오 필름 효과적 제거"

 

최종훈 중앙대 교수(가운데)와 실험실 연구진 [한국연구재단 제공=연합뉴스]

 한국연구재단은 최종훈 중앙대 교수와 황장선 박사, 서영민 한국과학기술연구원(KIST) 박사 연구팀이 박테리아와 바이오 필름을 제거할 수 있는 나노 복합체를 개발했다고 7월 16일 밝혔다.

미생물 막이라고도 부르는 바이오 필름은 박테리아가 활발히 증식하면서 형성한 보호막이다. 바이오 필름이 생기면 세균에게 서식처를 제공해 악취와 질병을 일으킨다. 항생제와 화학 물질 항균효과도 낮춘다.

물리적으로 제거해야 할 필요가 있다는 뜻이다. 연구팀은 박테리아와 더불어 바이오 필름까지 제거할 수 있는 나노 복합체를 구현했다. 구리이온과 탄소나노튜브 재료 특성만을 극대화한 게 성과의 핵심이다. 산화 반응하는 경향성을 띤 구리이온은 합성하기가 어렵다.

나노 복합체 제조과정 모식도. 탄소나노튜브 표면에 구리 나노입자가 실제로 결합한 화학구조를 예측했다. [한국연구재단 제공=연합뉴스]

연구팀은 1가 구리이온(전자개수가 하나)을 이용해 최적의 조건에서 나노 복합체를 만들었다. 나노 복합체는 일차적으로 박테리아 세포에 직접 접촉해 세포벽을 훼손한다. 그다음 활성산소를 발생해서 산화 스트레스를 유발한다.

박테리아 세포 신호전달을 방해해 바이오 필름 형성에 필수적인 유전자 발현을 억제하게 된다. 실험을 통해 이미 형성된 바이오 필름도 효과적으로 제거된 것을 입증했다. 연구팀은 인체에 무해한 농도에서 박테리아만 선별적으로 잡을 수 있는 데다 항생제 내성을 가진 슈퍼박테리아에도 적용할 수 있다고 설명했다.

시간대별 나노 복합체의 항 바이오 필름 효능. 박테리아를 사멸할 수 있는 항생제와 항생제+화학 물질은 바이오 필름을 제거하지 못하나, 나노 복합체는 바이오 필름을 효과적으로 없앴다. [한국연구재단 제공=연합뉴스]

최종훈 중앙대 교수는 "재료 자체의 특성을 극대화해 다차원 항 바이오 필름 나노 복합체를 내놓은 것"이라며 "에어컨 열교환기, 정수기, 의료기기 등 박테리아가 잘 서식하는 곳에 활용하면 위생적인 환경을 유지할 수 있을 것"이라고 말했다.

연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단의 나노·소재기술개발사업 지원으로 수행했다. 성과를 담은 논문은 '나노스케일'(Nanoscale) 2일 자에 실렸다.

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