[에너지단열경제]안조영 기자
전남대 김응삼 교수(생물학과) 한국기초과학지원연구원(KBSI) 이성수 박사 공동연구팀이 초미세 플라스틱 조각들이 사람의 폐를 어떻게 손상하는지를 밝혀냈다.
공기를 통해 폐로 흡입된 나노플라스틱의 표면 전하(물체가 띠고 있는 정전기의 양)에 의해 폐포(허파꽈리) 상피세포의 형태가 변형되고, 세포가 파괴되는 것을 확인했다.
그동안 나노 플라스틱이 호흡을 통해 폐 속에 들어가 여러 질환 발병과 관계있는 것으로 알려져는 있지만 폐에 어떤 영향을 미치는지는 정확히 밝혀지지 않았다.
연구팀은 실험실에서 폐 상피세포를 배양하고 실제 사람의 호흡과 비슷하게 수축·이완되는 폐 모형을 만든 후 살아있는 세포를 관찰할 수 있는 ‘3차원(3D) 홀로토모그래피 현미경’을 이용해 나노 플라스틱의 영향을 살펴봤다.
즉, 인간의 호흡 조건을 모사하기 위해 폐포 세포에 주기적인 수축·이완 자극을 가한 상태에서 다른 표면 전하를 가진 초미세 플라스틱의 실시간 세포 내 유입을 추적했고, 세포사멸과 관련한 신호들을 분석한 것이다.
3차원 홀로토모그래피 현미경 기술은 빛에 대한 굴절률을 이용해 세포의 구조를 정량적·정성적으로 분석할 수 있다.
살아있는 상태의 세포를 별도의 전 처리 과정 없이도 실시간으로 분석할 수 있다는 것이 가장 큰 강점이다.
연구팀은 나노 플라스틱 표면은 고유의 전기적 성질 갖고 있는데 이 가운데 양전하를 띤 나노 플라스틱 조각들이 폐포 상피세포 내에서 불규칙적인 섬유구조를 자라게 하고, 세포 내에 과도한 활성산소 생성을 유도해 세포를 사멸시킨다는 사실을 밝혀냈다.
음전하를 띠는 경우에는 폐포 상피세포 내에서 한 방향의 규칙적인 섬유 구조를 자라게 해 세포를 신장시키지만 세포자체에 미치는 악영향은 없었다.
연구팀은 "그동안 주로 환경오염 측면에서 주목받던 미세 플라스틱 문제가 나노 크기 단위에서는 인체의 호흡기에 치명적인 영향을 미칠 수 있음이 이번 연구를 통해 확인됐다."며 "향후 초미세 플라스틱 입자에 의한 인간과 다른 생물에 미치는 독성 시험의 표준화 연구로 이어나갈 계획"이라고 밝혔다.
공동연구팀은 김응삼 교수(공동교신저자)와 Amir Roshanzadeh 대학원생(공동 제1저자)을 비롯해 한국기초과학지원연구원(KBSI) 광주센터 이성수 책임연구원(공동교신저자), 박상우(공동 제1저자) 연구원으로 구성됐다.
이번 연구논문은 나노 분야 국제학술지인 'Nano Letters'지 최신호에 게재됐다.
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